Зонд НАСА Juno раскрывает секреты атмосферы Юпитера в 3D

Космический корабль НАСА представляет лучшую 3D-модель самой большой планеты нашей Солнечной системы. Миссия Juno использует свою вторую расширенную фазу, чтобы заглянуть далеко в облака Юпитера, используя полярно-орбитальный вид, к которому не имел доступа ни один предыдущий космический корабль.

Результаты на ранней стадии расширения, которое началось в этом году и продлится до 2025 года, если космический корабль переживет интенсивную радиацию, пока были богатыми, заявили исследователи на пресс-конференции в четверг (28 октября).

На данный момент космический аппарат предоставил новую информацию о том, как вода ведет себя далеко в облаках и почему циклоны на полюсах кажутся такими стабильными. «Это многое расскажет нам о том, как выглядят планеты-гиганты по всей галактике», — сказал журналистам на пресс-конференции главный исследователь Juno Скотт Болтон. Основным результатом стало понимание того, что Большое красное пятно намного глубже, чем думали исследователи, а знаменитый шторм достиг глубины 310 миль (500 километров) под вершинами облаков Юпитера.

Но новое понимание глубоких атмосферных процессов на Юпитере выходит далеко за рамки этого единственного урагана. По словам Болтона, в подходе Юноны использовались методы гравитации, чтобы выявить протяженность атмосферных поясов и зон на планете-гиганте, которые можно обнаружить за тысячи миль или километров ниже верхних слоев облаков. «Гравитация представляет собой одну из основных техник, которые мы [используем], чтобы открыть планету и заглянуть внутрь».

Измерение магнитного поля также было полезно, потому что на полпути вниз по газовой оболочке огромной планеты водород начинает вести себя как жидкость, а не как газ, что влияет на поведение большей атмосферы. И микроволновый прибор, «изобретенный буквально для этой миссии», показывает странную инверсию в глубине по крайней мере одного огромного шторма на Юпитере, где температура внезапно меняется с теплой на холодную, сказал Болтон. «Он переворачивается где-то около 80 километров вниз», — добавил Болтон, отметив, что это не слишком далеко ниже того места, где, по прогнозам, в атмосфере образуются водяные облака.

«Мы видим, что корни этого шторма уходят вниз, мимо водяных облаков, мимо того места, где проникает солнечный свет», — сказал Болтон, что сильно отличается от земного, где на нашу атмосферу влияют вода, конденсат и солнечный свет. «Это также указывает на то, что аммиак и вода перемещаются вверх и вниз», — добавил он.

Эта переходная зона получила название «Йовиклиния», частично после термина, впервые изобретенного писателем-фантастом Артуром Кларком. Он обсуждал эту границу в рассказе 1971 года «Встреча с Медузой», в котором описывалось путешествие воздушного шара к этой зоне. Но есть также земная аналогия, которую Кларк заимствовал, а именно «термоклин» — место, где морская вода внезапно переходит из теплой в холодную. Результаты «Юноны», которые, по словам Болтона, были неожиданными, предполагают процесс перемещения аммиака по Юпитеру.

Это могут быть большие циркуляционные ячейки или какое-то другое «метеорологическое явление». Циркуляционные ячейки также были недавно исследованы и были получены от ученых, отслеживающих путь аммиака в атмосфере Юпитера. Аммиак доступен только в относительно небольших количествах, но он указал путь к циркуляционным ячейкам в северном и южном полушариях, которые, похоже, ведут себя аналогично «ячейкам Ферреля» на Земле, которые доминируют в циркуляции нашей планеты. «Ячейки Юпитера начинаются на уровне облаков и простираются по крайней мере до 200 миль [322 км] и, вероятно, намного глубже этого.

Это означает, что ячейки на Юпитере по крайней мере в 30 раз глубже, чем эквивалентные ячейки на Земле», — сказал он. Керен Дуер, аспирантка Института науки Вейцмана в Израиле, на пресс-конференции. Дуэр — ведущий автор статьи Geophysical Research Letters, опубликованной на этой неделе, в которой описывается это явление. Более глубокое понимание пришло также в отношении устойчивых циклонов, наблюдаемых на полюсах Юпитера с использованием инфракрасных или тепловых волн. «В инфракрасном свете, как и в шпионских фильмах, вы можете видеть своих врагов в темноте», — пошутил на мероприятии Алессандро Мура, соисследователь Juno в Национальном институте астрофизики в Риме. Мура указал на ранее известные штормы размером с Техас на северном и южном полюсах: восемь в восьмиугольной форме на севере и пять в пятиугольной форме на юге.

Ученые подозревали, что симметрия не случайна, когда они приступили к более глубокому изучению штормов. «Каждый раз, когда вы видите что-то симметричное, вы думаете, что это должно быть что-то скрытое внизу … это какая-то сила, или скрытый механизм, или закон, который вы хотите обнаружить», — сказал Мура. В этом случае группа под руководством Муры обнаружила, что циклоны имеют колебания, которые влияют друг на друга и позволяют тому, что в противном случае было бы нестабильным штормом, оставаться на месте дольше, чем ожидалось. Более того, эта стабильность указывает на глубокие корни в атмосфере, даже за пределами того, что может увидеть Юнона. Рецензируемые результаты были опубликованы в июле в Geophysical Research Letters. Симметрия ненадолго нарушилась в 2019 году, когда к южному пятиугольнику ненадолго присоединился шестой шторм.

«Злоумышленник» просуществовал всего два месяца и исчез, не слиясь с другими пятью штормами, сказал Мура. Почему плохо понятно, но команда планирует больше наблюдений, чтобы узнать больше. «Пять циклов, вероятно, имеют конфигурацию, в которой они оставляют какое-то свободное пространство для проникновения злоумышленника», — добавил Мура, но сказал, что стойкость «злоумышленника» может зависеть от размера шторма.

«Возможно, вам понадобится очень большой циклон, чтобы добраться до шестого места», постоянно в конфигурации вокруг полюса, — сказал он. Болтон сказал, что расширенное расследование продолжит исследование глубин атмосферы Юпитера с такими вопросами, как, например, насколько далеко уходят корни этих различных штормов, особенно на северном полюсе, поскольку путь космического корабля приближает его к этой области.

Космический корабль также приблизится к Европе в следующем году, что позволит ученым получить беспрецедентный крупный план северного полюса Луны в преддверии других миссий, которые посетят мир в 2030-х годах.