Космический корабль НАСА «Юнона» прислал первые доказательства того, что массивные полярные штормы вызываются процессом, аналогичным тому, который управляет океанами на Земле.
Атмосфера Юпитера — одно из самых неспокойных мест в Солнечной системе, и благодаря космическому аппарату «Юнона» мы знаем, что полюса являются домом гигантских устойчивых циклонов, которые вращаются вокруг областей низкого давления, не рассеиваясь. Тайна того, почему циклоны Юпитера остаются такими стабильными, заинтриговала ученых с тех пор, как они впервые наблюдались в 2016 году, поскольку количество циклонов остается фиксированным; восемь на северном полюсе и пять на юге.
Эти скопления больших циклонов имеют ширину до 5000 км — это больше, чем континентальная часть Соединенных Штатов, — и каждое связано с промежуточными (от 500 до 1600 км в ширину) и меньшими вихрями и нитями шириной около 100 км.
Теперь новое исследование, опубликованное в Nature Physics, предоставило доказательства того, что эти массивные юпитерианские циклоны на полюсах планеты поддерживаются теми же силами, которые питают наши океанские вихри здесь, на Земле. В физике, поскольку и жидкость, и газ могут течь, они оба считаются жидкостями.
И, как и на Земле, более горячий и менее плотный воздух из глубины атмосферы газового гиганта обладает большей плавучестью и поэтому поднимается вверх, где он конденсируется, образуя облака, в то время как более холодный и плотный воздух течет вниз. На Юпитере, быстро поднимающийся воздух внутри этих облаков действует как источник энергии, вызывая передачу энергии и питая большие циркумполярные и полярные циклоны в процессе, называемом влажной конвекцией.
Циклоны на северном полюсе Юпитера. Фото: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM.
«Когда я увидела богатство турбулентности вокруг юпитерианских циклонов со всеми нитями и более мелкими вихрями, это напомнило мне турбулентность, которую вы видите вокруг вихрей в океане», — сказала ведущий автор исследования и физический океанограф Лия Зигельман, научный сотрудник с докторской степенью в Институт океанографии Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Это особенно заметно, например, на спутниковых снимках высокого разрешения, отображающих цветение планктона».
Анализируя массив подробных инфракрасных изображений, отправленных космическим аппаратом «Юнона», который в настоящее время находится на полярной орбите вокруг газового гиганта, Зигельман и ее коллеги смогли подтвердить широко распространенную гипотезу о том, что эти циклоны в северной полярной области Юпитера образовались в результате влажной конвекции.
Они измерили температуру, рассчитали скорость ветра и отследили движение облаков и, сравнив эти измерения с данными, интерпретированными на основе инфракрасных изображений толщины облаков (тонкие облака соответствуют жарким регионам, толстые облака — холодным регионам), смогли нанести на карту эти массивные штормы.
Даже в гораздо большем масштабе, чем здесь, на Земле, это понимание энергетической системы Юпитера может помочь выявить энергетические пути, действующие на нашей собственной планете. «Иметь возможность изучать планету, которая так далеко, и находить законы физики, применимые к ней, очень увлекательно», — сказала она. «Напрашивается вопрос, справедливы ли эти процессы и для нашей собственной голубой точки?».
В настоящее время планируется, что «Юнона» (Juno) продолжит работу до 2025 года, и ожидается, что до этого он совершит еще несколько облетов.
Источник: BBC Science Focus Magazine.
