Фото: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill, © CC BY
Ученые получили самое подробное представление о диких штормах, которые циркулируют в атмосфере газового гиганта.
Эти наблюдения были возможны благодаря совместной работе сразу нескольких аппаратов. Это космический зонд NASA JUNO, который находится на орбите Юпитера с 2016 года. Далее - космический телескоп NASA Hubble, который наблюдал за самой большой планетой Солнечной системы в течение трех десятилетий. И, наконец, Обсерватория Gemini на Гавайях.
«Поскольку теперь мы регулярно получаем эти изображения в высоком разрешении с нескольких различных обсерваторий в различных длин волн, мы узнаем намного больше об атмосфере Юпитера», - сказала Эми Саймон, астроном из Центра космических полетов NASA имени Годдарда в Мэриленде.
На Юпитере есть что посмотреть. Несмотря на то, что Красное Пятно является самым известным штормом газового гиганта, все штормы Юпитера впечатляют: его облака в пять раз выше, чем на Земле, а молнии в три раза сильнее, чем самые сильные молнии на Земле.
Одновременные наблюдения за Большим красным пятном Юпитера, собранные 1 апреля 2018 года космическим телескопом Hubble и обсерваторией Gemini, во время 12-го perijove космического корабля Юнона. Верхнее левое и нижнее левое изображения показывают пятно в видимом свете, видимое Hubble. В правом верхнем углу показано инфракрасное пятно, видимое Gemini, показывающее тенденцию к тому, что яркие инфракрасные области выравниваются с темными областями видимого света. Фото: NASA, ESA, and M.H. Wong (UC Berkeley) and team
Каждые 53 дня Juno совершает оборот вокруг газового гиганта по облачным вершинам Юпитера на самой близкой орбите, называемой «perijove». Одним из инструментов космического корабля является микроволновый радиометр, который настроен для определения ударов молнии и изучения того, как аммиак и водяной пар распределены в атмосфере газового гиганта.
Ученые, стоящие за новым исследованием, договорились, чтобы Hubble и обсерватория Gemini изучали Юпитер в соответствии с графиком зонда Juno. Поэтому, пока Juno изучает полосу газового гиганта, проходящего над ним, Hubble и Gemini изучают общую картину атмосферной активности на Юпитере.
Иллюстрация, показывающая различные методы изучения атмосферы Юпитера учеными (можно увеличить). Фото: NASA, ESA, M.H. Wong (UC Berkeley), and A. James and M.W. Carruthers (STScI)
В частности, Hubble отображает планету в видимом свете и позволяет ученым измерять высоту конвективных высоких облаков. Тем временем Gemini в инфракрасном свете смотрит сквозь дыры в высотных облаках, где ученые подозревают, что более сухой воздух опускается, к водным облакам, спрятанным глубоко внизу.
Если это не звучит достаточно впечатляюще, рассмотрите детали, которые Gemini смог определить в своих инфракрасных наблюдениях, обнаруживая особенности на Юпитере размером в 500 километров в поперечнике. «При таком разрешении телескоп смог бы увидеть фары автомобиля в Майами, наблюдая из Нью-Йорка», - сказал Эндрю Стивенс, астроном из обсерватории Gemini, который вел наблюдения.
На сегодняшний день Juno сделала 26 облетов газового гиганта, что означает, что три обсерватории собрали достаточно данных об атмосфере Юпитера, а ученые опубликовали только самые предварительные результаты на сегодняшний день.
Полноценное изображение Юпитера в инфракрасном свете, вид с обсерватории Gemini от 29 мая 2019 года. Фото: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA, M.H. Wong (UC Berkeley) and team
Но эти результаты уже свидетельствуют о том, что молния была наиболее распространенной в особенности, которую ученые называют нитевидный циклон.
«Эти циклонические вихри могут быть внутренними энергетическими дымовыми трубами, помогая высвобождать внутреннюю энергию посредством конвекции», - сказал в заявлении NASA Майкл Вонг, астроном из Калифорнийского университета в Беркли и ведущий автор нового исследования.
Эта конвекция тянет слои атмосферы Юпитера вверх и вниз в зависимости от таких факторов, как температура и влажность. Атмосфера Земли тоже делает это, правда не совсем так.
«Ученые отслеживают молнии, потому что они являются маркером конвекции, турбулентного процесса смешивания, который переносит внутреннее тепло Юпитера до видимых верхушек облаков», - сказал Вонг в своем заявлении. «Текущие исследования источников молнии помогут нам понять, чем конвекция на Юпитере отличается от конвекции в атмосфере Земли или похожа на нее».
Между тем, исследователи, работавшие в сотрудничестве с обсерваторией, уже ответили на один давний вопрос об атмосфере Юпитера, в частности, про Великое Красное Пятно, которое существует уже на протяжении веков. Астрономы долго задавались вопросом, вызваны ли переходные, казалось бы, темные пятна в шторме другим составом в атмосфере или промежутками в облачном покрове.
А объединение данных, собранных с помощью телескопа Hublle и обсерватории Gemini, позволило ученым ответить на этот вопрос: поскольку темные пятна ярко светятся в инфракрасном диапазоне, как это делают более глубокие облака, они, по-видимому, представляют собой разрывы в верхних облаках.
«Это что-то вроде фонарика, - сказал Вонг. «Вы видите яркий инфракрасный свет, исходящий из областей без облаков, но там, где есть облака, в инфракрасной области действительно темно».
Ученые также используют набор данных для анализа зональных ветров, атмосферных волн, конвективных штормов, циклонических вихрей и полярных атмосферных явлений, таких как дымка, - и, конечно, они ожидают, что множество других научных головоломок также будут решены с помощью этих наблюдений.