Ученые пытаются найти источник «энергетического кризиса» на Юпитере

Находящийся более чем в пять раз дальше от Солнца, чем Земля, Юпитер не должен быть особенно теплым. В зависимости от количества получаемого солнечного света средняя температура в верхних слоях атмосферы планеты должна составлять около минус 73 градуса по Цельсию (минус 100 градусов по Фаренгейту). Вместо этого измеренное значение взлетает примерно до 426 градусов по Цельсию (800 градусов по Фаренгейту). Источник этого дополнительного тепла оставался неуловимым в течение 50 лет, из-за чего ученые назвали это несоответствие «энергетическим кризисом» для планеты.

Недавно международная группа собрала наблюдения из трех обсерваторий - космического корабля НАСА Juno, обсерватории WM Keck на Маунакее на Гавайях и спутника Hisaki Японского агентства аэрокосмических исследований ( JAXA ) - чтобы обнаружить вероятный источник теплового удара Юпитера.

Новое исследование было опубликовано Nature, сообщает SciTechDaily.

«Мы обнаружили, что интенсивное полярное сияние Юпитера, самое мощное в Солнечной системе, отвечает за нагрев верхних слоев атмосферы всей планеты до удивительно высоких температур», - сказал Джеймс О'Донохью из Института космоса и астронавтики JAXA (Сагамихара, Япония). О'Донохью начал исследования в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и является ведущим автором статьи об этом исследовании.

Полярные сияния возникают, когда электрически заряженные частицы попадают в магнитное поле планеты. Они движутся по невидимой силовой линии в магнитном поле к магнитным полюсам планеты, ударяя по атомам и молекулам в атмосфере, высвобождая свет и энергию. На Земле это приводит к красочному световому шоу, которое формирует северное и южное сияние, также известное как северное и южное сияние. На Юпитере материал, извергающийся из его вулканической луны Ио, приводит к самому мощному полярному сиянию в Солнечной системе и огромному нагреву в верхних слоях атмосферы над полярными регионами планеты.

Глобальные модели верхних слоев атмосферы Юпитера предполагали, что ветры, нагретые полярным сиянием и направляющиеся к экватору, будут подавлены и перенаправлены западными ветрами, которые были вызваны быстрым вращением планеты. Это предотвратило бы выход авроральной энергии из полярных регионов и нагрев всей атмосферы. Однако этот новый результат наблюдений предполагает, что такого захвата не происходит и что западные ветры могут быть относительно слабее, чем ожидалось, по сравнению с ветрами, направленными к экватору.

Температурные карты высокого разрешения, полученные от обсерватории Кек, в сочетании с данными магнитного поля Хисаки и Юноны, позволили команде поймать полярное сияние в момент отправки того, что кажется тепловым импульсом к экватору Юпитера.

Команда наблюдала Юпитер с телескопом Keck II в течение пяти часов в две отдельные ночи в апреле 2016 и январе 2017. Предыдущие карты температуры верхних слоев атмосферы были сформированы с использованием изображений, состоящих всего из нескольких пикселей. Этого разрешения недостаточно, чтобы увидеть, как температура может изменяться по всей планете, что дает мало подсказок относительно происхождения дополнительного тепла.

Чтобы улучшить ситуацию, команда использовала возможности Keck II, чтобы провести гораздо больше измерений температуры по всему лицу планеты, и включила только измерения с погрешностью в записанном значении менее пяти процентов. Это потребовало многих лет кропотливой работы и позволило получить карты температуры с более чем 10 000 отдельных точек данных, что является самым высоким разрешением на сегодняшний день.

«Мы пытались сделать это несколько раз с другими инструментами, но с помощью NIRSPEC Keck мы смогли впервые измерить свет от Юпитера на всем пути к экватору достаточно быстро, чтобы затем можно было составить карту температуры и плотности ионосферы», - сказал Том Сталлард, соавтор статьи из Университета Лестера (Лестер, Великобритания).

Вместо высоких температур только в полярных регионах около полярных сияний, которых можно было бы ожидать, если бы тепло там удерживалось, но эти подробные карты показали, что тепло в верхних слоях атмосферы было более широко распределено с постепенным понижением температуры ближе к экватору.

«Мы также обнаружили странную локализованную область нагрева вдали от полярного сияния - длинную полосу нагрева, не похожую ни на что, что мы видели раньше. Я убежден, что это катящаяся волна тепла, текущая к экватору от полярного сияния», - сказал Сталлард.

Кроме того, наблюдения со спутника JAXA Hisaki показали, что условия во время наблюдений температуры Keck II могли вызвать сильное полярное сияние на Юпитере. С орбиты вокруг Земли Хисаки наблюдал генерирующее полярное сияние магнитное поле вокруг Юпитера с момента запуска миссии в 2013 году. Этот долгосрочный мониторинг показал, что магнитное поле Юпитера находится под сильным влиянием солнечного ветра - поток частиц высоких энергий, исходящий от Солнца. Солнечный ветер несет собственное магнитное поле, и когда оно встречается с планетным полем Юпитера, последнее сжимается. Во время наблюдений Keck II Хисаки показал, что давление солнечного ветра было особенно высоким на Юпитере и сжатие поля, вероятно, привело к усилению полярного сияния.

Наконец, наблюдения «Юноны» на орбите вокруг Юпитера позволили определить точное местоположение полярного сияния на планете.

«Данные магнитного поля Юноны предоставили нам «основную истину» относительно того, где было полярное сияние. Эта информация не всегда доступна на тепловых картах, поскольку тепло рассеивается во многих направлениях», - сказал О'Донохью. «

Команда продолжит анализировать данные и создавать новые карты. Их цель - поймать сияние Юпитера, извергающее еще одну горячую точку, на этот раз наблюдая за ней в течение 2-3 дней, чтобы они могли отслеживать ее энергию, когда она движется вокруг планеты.

Ранее Курсор писал, что найдены доказательства водяного пара на спутнике Юпитера. Считается, что в спутнике Юпитера, Ганимеде, больше воды, чем во всех океанах Земли.

Израильские ученые заявили, что суперполярные циклоны Юпитера никуда не денутся. Космический зонд NASA «Юнона» впервые показал, что на Юпитере в полярных регионах протекают мощные циклоны размером с Австралию. Эти циклоны неизменны и не распространяются, как циклоны на Земле.

Курсор писал, что ученые раскрыли 40-летнюю тайну Юпитера. Астрономы разгадали загадку, связанную с интенсивным северным и южным сиянием газового гиганта.

Астрономы впервые наблюдали поразительное полярное сияние на Юпитере. Благодаря зонду «Юнона» астрономы смогли заглянуть за полюса газового гиганта и узнать о том формировании этого удивительного атмосферного явления.

Курсор сообщал, что спутники Юпитера сами нагревают друг друга. Расчеты показали, что приливную энергию, которая подогревает подледные океаны и вулканы спутников Юпитера, создает не столько сам Юпитер, сколько соседние спутники.

Астрономы обнаружили неизвестное пятно на Юпитере. Юпитер — планета, которая находится в пределах Солнечной системы. Несмотря на то, что ученые изучают ее уже довольно давно, она еще приберегла массу загадок для человечества.

Курсор также сообщал, что жители Земли наблюдали редкое сближение Юпитера и Сатурна. В последний раз до этого подобное сближение наблюдали 4 марта 1226 года, а в следующий раз оно повторится 15 марта 2080 года.

Напомним, что Курсор писал о том, что астрономы зафиксировали на Юпитере «молнии-медузы», которые встречаются только на Земле.