Верхня атмосфера Юпітера здивувала астрономів
Спостерігаючи за допомогою "Вебба" за регіоном над культовою Великою червоною плямою Юпітера, вчені виявили безліч раніше небачених особливостей. Регіон, який раніше вважався непримітним за своєю природою, містить різноманітні складні структури та активність.
Про це розповідають в Європейському космічному агентстві (ЄКА), передають OstanniPodii.com.
Юпітер -- один з найяскравіших об'єктів у нічному небі, і його легко побачити в ясну ніч. Окрім яскравого північного та південного сяйва в полярних регіонах планети, світіння верхніх шарів атмосфери Юпітера слабке, тому наземним телескопам складно розгледіти деталі в цій області. Однак інфрачервона чутливість космічного телескопа "Джеймс Вебб" дозволяє вченим вивчати з безпрецедентною деталізацією верхні шари атмосфери Юпітера над безславною Великою червоною плямою.
Верхні шари атмосфери Юпітера -- це межа між магнітним полем планети та її нижньою атмосферою. Тут можна побачити яскраві й живі прояви північного та південного сяйва, які підживлюються вулканічним матеріалом, викинутим із супутника Юпітера -- Іо.
Однак ближче до екватора на структуру верхніх шарів атмосфери планети впливає сонячне світло. Оскільки Юпітер отримує лише 4% сонячного світла від тої кількості, яка надходить на Землю, астрономи передбачали, що цей регіон буде однорідним за своєю природою.
Велика червона пляма Юпітера спостерігалася "Спектрографом ближнього інфрачервоного діапазону" (NIRSpec) "Вебба" у липні 2022 року з використанням можливостей приладу "Інтегральний польовий модуль". Спостерігаючи, вчені збиралися дослідити, чи справді ця область є тьмяною.
Команда була здивована, коли виявила, що верхні шари атмосфери містять різноманітні складні структури, включаючи темні дуги та яскраві плями, по всьому полю зору. Результати були опубліковані в журналі Nature Astronomy.
На правому зображенні показано регіон, спостережуваний NIRSpec, яке складається зі з'єднаних шести зображень, зроблених у липні 2022 року, кожне площею близько 300 квадратних кілометрів. Спостереження NIRSpec показують інфрачервоне світло, випромінюване молекулами водню в іоносфері Юпітера. Ці молекули лежать на висоті понад 300 км над хмарами шторму, де сонячне світло іонізує водень і стимулює це інфрачервоне випромінювання. На зображенні червоними кольорами показана емісія водню з цих висот в іоносфері планети. Сині кольори показують інфрачервоне світло з менших висот, включаючи верхівки хмар в атмосфері та видатну Велику червону пляму. Credit: ESA/Webb, NASA & CSA, Jupiter ERS Team, J. Schmidt, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb)
"Ми думали, що цей регіон, можливо наївно, буде дуже нудним", - поділився керівник групи Генрік Мелін з Лестерського університету у Великій Британії. "Насправді це так само цікаво, як і північне сяйво, якщо не більше. Юпітер не перестає дивувати".
Хоча світло, що випромінюється з цього регіону, зумовлене сонячним світлом, команда припускає, що має існувати інший механізм, який змінює форму й структуру верхніх шарів атмосфери.
"Один зі способів змінити цю структуру -- гравітаційні хвилі, подібні до хвиль, що розбиваються об пляж, створюючи брижі на піску", - пояснив Генрік. "Ці хвилі генеруються глибоко в турбулентних нижніх шарах атмосфери, навколо Великої червоної плями, і вони можуть підійматися з висотою, змінюючи структуру та викиди у верхніх шарах атмосфери".
Команда пояснює, що ці атмосферні хвилі іноді можна спостерігати на Землі. Однак вони набагато слабші, ніж ті, які "Вебб" спостерігав на Юпітері. Вони також сподіваються провести подальші спостереження цих складних хвильових структур у майбутньому з метою дослідження того, як вони рухаються у верхніх шарах атмосфери планети, а також щоб розвинути наше розуміння енергетичного бюджету цього регіону й того, як ці особливості змінюються з плином часу.
Ці висновки також можуть допомогти дослідженню крижаних супутників Юпітера апаратом ЄКА Juice, який було запущено 14 квітня 2023 року. За допомогою набору інструментів дистанційного зондування, геофізичних і натурних приладів Juice проведе детальні спостереження за Юпітером і трьома його великими супутниками з океанами -- Ганімедом, Каллісто та Європою.
У ході місії буде отримана характеристика цих супутників як планетарних об'єктів і можливих середовищ існування, а також глибоко досліджено складне середовище Юпітера та вивчено всю систему Юпітера як архетип для газових гігантів у Всесвіті.
Ці спостереження були зроблені в рамках наукової програми Early Release Science #1373: ERS-спостереження Джовіанської системи як демонстрація можливостей JWST для науки про сонячну систему.
"Ця пропозиція щодо ERS була написана ще у 2017 році", - поділився член команди Імке де Патер з Каліфорнійського університету в Берклі. "Однією з наших цілей було дослідити, чому температура над Великою червоною плямою виявилася високою, як показали нещодавні спостереження за допомогою Інфрачервоного телескопа (IRTF) НАСА. Однак наші нові дані показали зовсім інші результати".