Місія "Юнона" розкриває глибину та структуру червоної плями та різнокольорових смуг Юпітера

Нові дані, отримані від зонда "Юнона", який обертається навколо Юпітера, дають повнішу картину того, як характерні та барвисті атмосферні особливості планети надають підказки про невидимі процеси під її хмарами.

Отримані результати освітлюють внутрішню роботу поясів і зон хмар, що оточують Юпітер, а також його полярні циклони й навіть Велику червону пляму, розповідають в НАСА.

Дослідники опублікували кілька статей про атмосферні відкриття Юнони у журналах "Science" та "Journal of Geophysical Research: Planets". Додаткові статті з’явилися в двох останніх випусках "Geophysical Research Letters".

«Ці нові спостереження від "Юнони" відкривають скарбницю нової інформації про загадкові спостережувані особливості Юпітера», — сказала Лорі Глейз, директор Відділу планетарних наук NASA у штаб-квартирі агентства у Вашингтоні. «Кожна стаття проливає світло на різні аспекти атмосферних процесів планети — чудовий приклад того, як наші міжнародні наукові команди зміцнюють розуміння нашої Сонячної системи ».

"Юнона" вийшла на орбіту Юпітера у 2016 році. Під час кожного із 37 підходів космічного апарату до планети спеціалізований набір приладів заглядав під її настил з бурхливих хмар.

«Раніше "Юнона" здивувала нас натяками на те, що явища в атмосфері Юпітера залягають глибше, ніж очікувалося», — сказав Скотт Болтон, головний дослідник Юнони з Південно-Західного дослідницького інституту в Сан-Антоніо та провідний автор статті в журналі Science про глибину вихорів Юпітера. «Тепер ми починаємо об’єднувати всі ці окремі фрагменти та отримуємо наше перше реальне розуміння того, як працює красива й жорстока атмосфера Юпітера – у 3D».

Мікрохвильовий радіометр (MWR) Юнони дозволяє вченим місії зазирнути під вершини хмар Юпітера і вивчити структуру його численних вихрових штормів. Найвідомішим з цих штормів є культовий антициклон, відомий як Велика червона пляма. Цей темно-червоний вихор, ширший за Землю, інтригує вчених з моменту його відкриття майже два століття тому.

Ця ілюстрація поєднує зображення Юпітера з приладу JunoCam на борту космічного апарата Юнона з композиційним зображенням Землі для відображення розміру й глибини Великої червоної плями Юпітера. Credits: JunoCam Image data: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS; JunoCam Image processing by Kevin M. Gill (CC BY); Earth Image: NASA

Нові результати показують, що циклони тепліші у верхній частині, де щільність атмосфери нижча, тоді як вони холодніші знизу, де щільність більша. Антициклони, які обертаються в протилежному напрямку, холодніші вгорі, але тепліші внизу.

Результати також показують, що ці шторми набагато вищі, ніж очікувалося, причому деякі з них простягаються на 100 кілометрів нижче вершин хмар, а інші, включаючи Велику червону пляму, простягаються на 350 кілометрів. Це несподіване відкриття демонструє, що вихори охоплюють області за межами тих місць, де конденсується вода та утворюються хмари, нижче тієї глибини, де сонячне світло нагріває атмосферу.

Висота й розмір Великої червоної плями означають, що концентрація атмосферної маси всередині шторму потенційно могла б бути виявленою за допомогою приладів, що вивчають гравітаційне поле Юпітера. Два близьких прольоти Юнони над найвідомішою точкою Юпітера дали можливість знайти гравітаційну сигнатуру шторму та доповнити результати MWR щодо його глибини.

Оскільки Юнона пролітала низько над хмарним настилом Юпітера зі швидкістю приблизно 209 000 км/год, вчені Юнони змогли виміряти зміни у швидкості до 0,01 міліметра на секунду за допомогою антени відстеження НАСА Deep Space Network з відстані понад 650 мільйонів кілометрів. Це дозволило команді обмежити глибину Великої червоної плями приблизно до 500 кілометрів нижче вершин хмар.

«Точність, необхідна для визначення гравітації Великої червоної плями під час прольоту у липні 2019 року, є винятковою», — сказала Марція Парізі, науковець Юнони з Лабораторії реактивного руху НАСА в Південній Каліфорнії та провідний автор статті в журналі Science про гравітаційні прольоти над Великою червоною плямою. «Можливість доповнити висновки MWR щодо глибини дає нам велику впевненість у тому, що майбутні експерименти з гравітацією на Юпітері дадуть не менш цікаві результати».

Пояси та зони

Окрім циклонів та антициклонів, Юпітер відомий своїми характерними поясами та зонами – білими та червонуватими смугами хмар, які огортають планету. Сильні східно-західні вітри, що рухаються у протилежних напрямках, розділяють смуги. Раніше Юнона виявила, що ці вітри, або струменеві потоки, досягають глибини приблизно 3200 кілометрів. Дослідники все ще намагаються розгадати таємницю того, як утворюються струменеві потоки. Дані, зібрані MWR Юнони під час кількох проходів, дають одну можливу підказку: аміачний газ в атмосфері рухається вгору та вниз у дивовижній відповідності зі спостережуваними струменевими потоками.

«Прослідковуючи аміак, ми виявили циркуляційні клітини як у північній, так і в південній півкулях, які за своєю природою схожі на "клітини Фереля", які контролюють більшу частину нашого клімату тут, на Землі», — сказала Керен Дуер, аспірант Наукового інституту Вейцмана в Ізраїлі та провідний автор статті в журналі Science про ферелоподібні клітини на Юпітері. «У той час, як у Землі на одну півкулю приходиться одна клітина Фереля, у Юпітера вісім – кожна принаймні у 30 разів більша».

Дані MWR Юнони також показують, що пояси та зони зазнають перехід на глибині приблизно 65 кілометрів під водяними хмарами Юпітера. На невеликій глибині пояси Юпітера яскравіші в мікрохвильовому світлі, ніж сусідні зони. Але на більш глибоких рівнях, під водяними хмарами, все навпаки – що виявляє схожість з нашими океанами.

«Ми називаємо цей рівень "Джовікліном" за аналогією з перехідним шаром, який спостерігається в океанах Землі, відомим як термоклин, де морська вода різко переходить від відносно теплої до відносно холодної», — сказав Лі Флетчер, учений з Університету Лестера у Великобританії, провідний автор статті в "Journal of Geophysical Research: Planets", що висвітлює мікрохвильові спостереження Юнони за помірними поясами й зонами Юпітера.

Полярні циклони

Раніше Юнона виявила багатокутне розташування гігантських циклонічних штормів на обох полюсах Юпітера – вісім у вигляді восьмикутника на півночі та п’ять у вигляді п’ятикутника на півдні. Тепер, п’ять років потому, вчені місії, використовуючи спостереження космічного апарата Джовіанський інфрачервоний авроральний картограф (JIRAM), визначили, що ці атмосферні явища надзвичайно стійкі та залишаються в тому ж місці.

«Циклони Юпітера впливають на рух один одного, змушуючи їх коливатися навколо положення рівноваги», — сказав Алессандро Мура, співдослідник Юнони з Національного інституту астрофізики в Римі та провідний автор нещодавньої статті в "Geophysical Research Letters" про коливання та стабільність у полярних циклонах Юпітера. «Поведінка цих повільних коливань дозволяє припустити про те, що вони мають глибокі коріння».

Дані JIRAM також вказують на те, що, як і урагани на Землі, ці циклони прагнуть рухатися до полюса, але циклони, розташовані в центрі кожного полюса, відштовхують їх назад. Цей баланс пояснює положення циклонів та їх різну кількість на кожному полюсі.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.