Миссия "Юнона" раскрывает глубину и структуру красного пятна и разноцветных полос Юпитера

Новые данные, полученные от вращающегося вокруг Юпитера зонда "Юнона", дают более полную картину того, как характерные и красочные атмосферные особенности планеты дают подсказки о невидимых процессах под ее облаками.

Полученные результаты освещают внутреннюю работу поясов и зон облаков, окружающих Юпитер, а также полярные циклоны и даже Большое красное пятно, рассказывают в НАСА.

Исследователи опубликовали несколько статей об атмосферных открытиях Юноны в журналах "Science" и "Journal of Geophysical Research: Planets". Дополнительные статьи появились в двух последних выпусках Geophysical Research Letters.

«Эти новые наблюдения от "Юноны" открывают сокровищницу новой информации о загадочных наблюдаемых особенностях Юпитера», - сказала Лори Глейз, директор Отдела планетарных наук NASA в штаб-квартире агентства в Вашингтоне. «Каждая статья проливает свет на разные аспекты атмосферных процессов планеты – отличный пример того, как наши международные научные команды укрепляют понимание нашей Солнечной системы ».

"Юнона" вышла на орбиту Юпитера в 2016 году. Во время каждого из 37 подходов космического аппарата к планете специализированный набор приборов заглядывал под ее настил из бурных облаков.

«Раньше "Юнона" удивила нас намеками на то, что явления в атмосфере Юпитера залегают глубже, чем ожидалось», - сказал Скотт Болтон, главный исследователь Юноны из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио и ведущий автор статьи в журнале Science о глубине вихрей Юпитера. «Теперь мы начинаем объединять все эти отдельные фрагменты и получаем наше первое реальное понимание того, как работает красивая и жестокая атмосфера Юпитера — в 3D».

Микроволновый радиометр (MWR) Юноны позволяет ученым миссии заглянуть под вершины облаков Юпитера и изучить структуру его многочисленных вихревых штормов. Самым известным из этих штормов является культовый антициклон, известный как Большое красное пятно. Этот темнокрасный вихрь, шире Земли, интригует ученых с момента его открытия почти два столетия назад.

Эта иллюстрация сочетает изображение Юпитера с прибора JunoCam на борту космического аппарата Юнона с композиционным изображением Земли для отображения размера и глубины Большого красного пятна Юпитера. Credits: JunoCam Image data: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS; JunoCam Image processing by Kevin M. Gill (CC BY); Earth Image: NASA

Новые результаты показывают, что циклоны теплее в верхней части, где плотность атмосферы ниже, тогда как они более холодные снизу, где плотность больше. Вращающиеся в противоположном направлении антициклоны холоднее вверху, но теплее внизу.

Результаты также показывают, что эти штормы намного выше, чем ожидалось, причем некоторые из них простираются на 100 километров ниже вершин облаков, а другие, включая Большое красное пятно, простираются на 350 километров. Это неожиданное открытие демонстрирует, что вихри охватывают области вне тех мест, где конденсируется вода и образуются облака, ниже той глубины, где солнечный свет нагревает атмосферу.

Высота и размер Большого красного пятна означают, что концентрация атмосферной массы внутри шторма потенциально могла бы быть обнаружена с помощью приборов, изучающих гравитационное поле Юпитера. Два близких пролета Юноны над самой известной точкой Юпитера дали возможность найти гравитационную сигнатуру шторма и дополнить результаты MWR по его глубине.

Поскольку Юнона пролетала низко над облачным настилом Юпитера со скоростью около 209 000 км/ч, ученые Юноны смогли измерить изменения в скорости до 0,01 миллиметра в секунду с помощью антенны отслеживания НАСА Deep Space Network с расстояния более 650 миллионов километров. Это позволило команде ограничить глубину Большого красного пятна примерно до 500 километров ниже вершин облаков.

«Точность, необходимая для определения гравитации Большого красного пятна во время пролета в июле 2019 года, поразительна», — сказала Марция Паризи, ученый Юноны из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии и ведущий автор статьи в журнале Science о гравитационных пролетах над Большим красным пятном. «Возможность дополнить выводы MWR по глубине дает нам большую уверенность в том, что будущие эксперименты по гравитации на Юпитере дадут не менее интересные результаты».

Пояса и зоны

Кроме циклонов и антициклонов, Юпитер известен своими характерными поясами и зонами – белыми и красноватыми полосами облаков, окутывающих планету. Сильные восточно-западные ветры, двигающиеся в противоположных направлениях, разделяют полосы. Ранее Юнона обнаружила, что эти ветры или струйные потоки достигают глубины примерно 3200 километров. Исследователи все еще пробуют разгадать тайну того, как образуются струйные потоки. Данные, собранные MWR Юноны во время нескольких проходов, дают одну возможную подсказку: аммиачный газ в атмосфере движется вверх и вниз в удивительном соответствии со наблюдаемыми струйными потоками.

«Прослеживая аммиак, мы обнаружили циркуляционные клетки как в северном, так и в южном полушарии, которые по своей природе похожи на "клетки Ферреля", контролирующие большую часть нашего климата здесь, на Земле», — сказала Керен Дуэр, аспирант Научного института Вейцмана в Израиле и ведущий автор статьи в журнале Science о феррелообразных клетках на Юпитере. «В то время как на Земле на одно полушарие приходится одна клетка Ферреля, у Юпитера восемь – каждая по крайней мере в 30 раз больше».

Данные MWR Юноны также показывают, что пояса и зоны подвергаются переходу на глубине примерно 65 километров под водными облаками Юпитера. На небольшой глубине пояса Юпитера ярче в микроволновом свете, чем соседние зоны. Но на более глубоких уровнях, под водяными облаками, все наоборот – что обнаруживает сходство с нашими океанами.

"Мы называем этот уровень "Джовиклином" по аналогии с переходным слоем, который наблюдается в океанах Земли, известным как термоклин, где морская вода резко переходит от относительно теплой к относительно холодной", - сказал Ли Флетчер, ученый из Университета Лестера в Великобритании, ведущий автор статьи в "Journal of Geophysical Research: Planets", освещающей микроволновые наблюдения Юноны за умеренными поясами и зонами Юпитера.

Полярные циклоны

Ранее Юнона обнаружила многоугольное расположение гигантских циклонических штормов на обоих полюсах Юпитера – восемь в виде восьмиугольника на севере и пять в виде пятиугольника на юге. Пять лет спустя, ученые миссии, используя наблюдение космического аппарата Джовианский инфракрасный авроральный картограф (JIRAM), определили, что эти атмосферные явления чрезвычайно устойчивы и остаются в том же месте.

«Циклоны Юпитера влияют на движение друг друга, вынуждая их колебаться вокруг положения равновесия», — сказал Алессандро Мура, исследователь Юноны из Национального института астрофизики в Риме и ведущий автор недавней статьи в Geophysical Research Letters о колебаниях и стабильности в полярных циклонах Юпитера. «Поведение этих медленных колебаний позволяет предположить, что они имеют глубокие корни».

Данные JIRAM также указывают, что, как и ураганы на Земле, эти циклоны стремятся двигаться к полюсу, но циклоны, расположенные в центре каждого полюса, отталкивают их обратно. Этот баланс объясняет положение циклонов и их разное количество на каждом полюсе.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.