Utrymmet kan verka tomt, men det är faktiskt en dynamisk plats befolkad med nästan osynlig materia, och domineras av krafter, särskilt de som skapas av magnetfält. Magnetosfärer – magnetfälten runt de flesta planeter – finns i hela vårt solsystem. De avleder högenergi, laddade partiklar som kallas kosmiska strålar som sprutas ut av solen eller kommer från det interstellära rymden. Tillsammans med atmosfärer, de råkar skydda planeternas ytor från denna skadliga strålning.

Men alla magnetosfärer är inte skapade lika:Venus och Mars har inte magnetosfärer alls, medan de andra planeterna – och en måne – har sådana som är förvånansvärt annorlunda.

NASA har lanserat en flotta av uppdrag för att studera planeterna i vårt solsystem, av vilka många har skickat tillbaka viktig information om magnetosfärer. Tvillingresan mätte magnetfält när de reste ut till solsystemets avlägsna delar, och upptäckte Uranus och Neptunus magnetosfärer. Andra planetariska uppdrag inklusive Galileo, Cassini och Juno, och ett antal rymdfarkoster som kretsar runt jorden, tillhandahålla observationer för att skapa en heltäckande förståelse för hur planeter bildar magnetosfärer, samt hur de fortsätter att interagera med den dynamiska rymdmiljön runt dem.

Jorden

Jordens magnetosfär skapas av den ständigt rörliga smälta metallen inuti jorden. Detta osynliga "kraftfält" runt vår planet har en allmän form som liknar en glassstrut, med en rundad front och en lång, släpande svans som är vänd bort från solen. Magnetosfären är formad på det sättet på grund av det nästan konstanta flödet av solvind och magnetfält från sidan som vetter mot solen.

Jordens och andra magnetosfärer avleder laddade partiklar bort från planeten – men fångar också in energiska partiklar i strålningsbälten. Norrsken orsakas av partiklar som regnar ner i atmosfären, vanligtvis inte långt från magnetpolerna.

Det är möjligt att jordens magnetosfär var avgörande för utvecklingen av livsvänliga förhållanden, så att lära sig om magnetosfärer runt andra planeter och månar är ett stort steg mot att avgöra om livet kunde ha utvecklats där.

Merkurius

kvicksilver, med en betydande järnrik kärna, har ett magnetfält som bara är cirka 1 procent så starkt som jordens. Man tror att planetens magnetosfär komprimeras av den intensiva solvinden, begränsa dess omfattning. MESSENGER-satelliten kretsade kring Merkurius från 2011 till 2015, hjälper oss att förstå vår lilla jordiska granne.

Jupiter

Efter solen, Jupiter har det överlägset starkaste och största magnetfältet i vårt solsystem - det sträcker sig cirka 12 miljoner miles från öst till väst, nästan 15 gånger solens bredd. (Jordens, å andra sidan, kunde lätt passa inuti solen — förutom dess utsträckta svans.) Jupiter har ingen smält metallkärna; istället, dess magnetfält skapas av en kärna av komprimerat flytande metalliskt väte.

En av Jupiters månar, Io, har kraftfull vulkanisk aktivitet som spyr ut partiklar i Jupiters magnetosfär. Dessa partiklar skapar intensiva strålningsbälten och norrsken runt Jupiter.

Ganymedes, Jupiters största måne, har också sitt eget magnetfält och magnetosfär – vilket gör den till den enda månen med en. Dess svaga fält, inbäddat i Jupiters enorma skal, förvränger knappt planetens magnetfält.

Saturnus

Saturnus enorma ringsystem förvandlar formen på dess magnetosfär. Det beror på att syre- och vattenmolekyler som avdunstar från ringarna leder ut partiklar i utrymmet runt planeten. Några av Saturnus månar hjälper till att fånga dessa partiklar, dra ut dem ur Saturnus magnetosfär, även om de med aktiva vulkaniska gejsrar – som Enceladus – spottar ut mer material än de tar in. NASA:s Cassini-uppdrag följde i Voyagers spår, och studerade Saturnus magnetfält från omloppsbana runt den ringade planeten mellan 2004 och 2017.

Uranus

Uranus magnetosfär upptäcktes inte förrän 1986, när data från Voyager 2:s förbiflygning visade svag, variabla radioemissioner och bekräftades när Voyager 2 mätte magnetfältet direkt. Uranus magnetfält och rotationsaxel är ur linje med 59 grader, till skillnad från jordens, vars magnetfält och rotationsaxel är nästan i linje. Dessutom, magnetfältet går inte direkt genom planetens centrum, så styrkan på magnetfältet varierar dramatiskt över ytan. Denna felinställning betyder också att Uranus magnetsvans – den del av magnetosfären som följer efter planeten, bort från solen – vrids till en lång korkskruv.

Neptunus

Neptunus fick också besök av Voyager 2, 1989. Dess magnetosfär är förskjuten från dess rotationsaxel, men bara med 47 grader. I likhet med Uranus, Neptunus magnetfältstyrka varierar över planeten. Detta innebär att norrsken kan dyka upp över planeten – inte bara nära polerna, som på jorden, Jupiter och Saturnus.

Och vidare

Utanför vårt solsystem, norrsken, som indikerar närvaron av en magnetosfär, har setts på bruna dvärgar – föremål som är större än planeter men mindre än stjärnor. Det finns också bevis som tyder på att vissa gigantiska exoplaneter har magnetosfärer, men vi har ännu inte sett avgörande bevis. När forskare lär sig mer om magnetosfärerna hos planeter i vårt solsystem, det kan hjälpa oss en dag att identifiera magnetosfärer runt mer avlägsna planeter också.