Вокруг Юпитера и его 79 спутников уже более пяти лет обращается космический аппарат НАСА "Юнона" (Juno). Эта автоматическая межпланетная станция регулярно отправляет изображения самой большой планеты в Солнечной системе исследователям на Земле.
"Юнона" — первый космический аппарат, сделавший снимки полюсов Юпитера. Ранее спутник обращался вокруг экваториальной области планеты, обеспечивая вид на знаменитое Красное Пятно планеты.
Изучив эти снимки, океанографы описали сильную турбулентность на полюсах Юпитера и физические силы, приводящие в движение знаменитые огромные циклоны газового гиганта.
Поясним, что некоторые из них могут достигать двух тысяч километров в диаметре!
Ведущий автор нового исследования Лиа Зигельман (Lia Siegelman) из Калифорнийского университета в Сан-Диего решила продолжить исследование после того, как заметила сходство "рисунка" циклонов на полюсах Юпитера с океанскими вихрями, которые она изучала в аспирантуре.
Опираясь на богатую коллекцию изображений и принципы геофизической гидродинамики, Зигельман и её коллеги получили доказательства давней гипотезы о том, что юпитерианские циклоны приводят в движение конвекционные процессы с участием влаги — процесс переноса более горячего и менее плотного вещества в верхние слои атмосферы, интенсивность которого определяется испарением влаги.
Разнообразие атмосферных вихрей Юпитера, от гигантских циклонов до так называемых "жемчужных нитей" и более мелких бурь, напомнило Зигельман турбулентность, которую можно встретить в земных океанах. Это сходство особенно заметно, к примеру, на спутниковых снимках цветения планктона, отметила автор исследования.
Зигельман говорит, что понимание энергетической системы Юпитера, планеты, которая в разы крупнее Земли, поможет понять физические механизмы, действующие и на нашей планете.
"Возможность изучать планету, которая находится так далеко, и обнаруживать законы физики, которые также действуют на ней, захватывает, – сказала она. – Напрашивается вопрос, справедливы ли эти процессы и для нашей собственной планеты?"
Зигельман и её коллеги проанализировали массив инфракрасных изображений, на которых запечатлена северная полярная область Юпитера и, в частности, скопление полярных вихрей.
По изображениям исследователи смогли рассчитать скорость и направление ветра. Для этого нужно было отследить движение облаков по разным снимкам.
Затем команда изучила инфракрасные изображения с точки зрения толщины облаков. Горячие области соответствовали тонким облакам: через них в космос устремляется больше тепла (инфракрасного излучения) Юпитера. Холодные регионы на тепловой карте соответствовали плотному облачному покрову, скрывающему от нас Юпитер.
Результаты изучения дали исследователям ключ к разгадке энергетического баланса этой монструозной системы.
Исходя из того, что облака Юпитера формируются, когда более горячий и менее плотный "воздух" поднимается вверх, исследователи обнаружили, что быстрый восходящий поток "воздуха" внутри облаков действует как источник энергии, питающий крупные циркумполярные (находящиеся неподалёку от полюсов) и полярные циклоны.
Зонд "Юнона" позволил учёным впервые взглянуть на эти большие полярные и приполярные циклоны: восемь из них располагаются на северном полюсе Юпитера и пять — на его южном полюсе.
Они присутствовали на самых первых снимках, сделанных "Юноной" по прибытии к Юпитеру в 2016 году. Поэтому авторы работы не уверены, как они возникли и как долго циркулируют, но теперь учёные знают, что источником энергии для них является конвекция влаги.
Исследователи впервые выдвинули гипотезу об этом способе передачи энергии, когда заметили в юпитерианских бурях молнии. На Земле для появления молний необходимы высокие (или как говорят учёные, хорошо развитые по вертикали) грозовые облака, которые образуются именно благодаря подъёму в верхние слои атмосферы тёплого и влажного воздуха.
Аппарат Juno будет обращаться вокруг Юпитера до 2025 года, продолжая дарить исследователям и всем любителям космоса новые качественные изображения планеты и её обширной системы спутников.
Результаты этого исследования международной группы учёных были опубликованы в издании Nature Physics.
Ранее мы сообщали о первых детальных снимках Ганимеда, крупнейшего спутника Юпитера, также сделанных "Юноной".
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
