Астрономи розкрили секрет енергетичної кризи юпітера

0
11

Відстань від юпітера до сонця в п’ять разів більше, ніж від землі. Але тоді чому верхні шари його атмосфери набагато гаряче нашої? ця аномалія отримала назву енергетичної кризи юпітера, і вчені намагалися розгадати причини її появи більше 50 років. У новому дослідженні, яке вийшло в журналі nature, фахівці лестерського університету оголосили, що вони вирішили цю загадку. Автори роботи з’ясували, що інтенсивне полярне сяйво газового гіганта, найпотужніше в сонячній системі, і “винне” в такому сильному нагріванні верхніх шарів атмосфери планети.

Вчені вже підозрювали, що на це явище впливають полярні сяйва, але вони не були впевнені, чи працює цей ефект через сильні вітри і швидкого обертання юпітера. На юпітері біля екватора дмуть дуже сильні вітри у напрямку зі сходу на захід, плюс він обертається швидше, ніж будь-яка інша планета в нашій системі.

Комп’ютерне моделювання показало, що екваторіальні вітри, що дмуть зі сходу на захід, викликані швидким обертанням юпітера, пригнічують гарячі полярні вітри, що прямують до екватора, і перенаправляють їх на захід. Вчені припускали, що швидке обертання планети і вітри будуть перешкоджати поширенню північного сяйва по всій планеті. Але виявили вони зовсім інше.

художня концепція юпітера. Температура верхніх шарів атмосфери в різних областях передана різними кольорами: найгарячішим областям відповідає білий колір, невеликим температур — темно-червоний. Полярні сяйва спостерігаються в найспекотніших регіонах. Зображення: jaxa/hubble / nasa et al.

Для дослідження використовувалися дані трьох обсерваторій: космічного апарату nasa “юнона” на орбіті юпітера, супутника hisaki jaxa і обсерваторії кека на гаваях.

Вчені проаналізували дані про юпітер, його полярне сяйво і магнітне поле (тригер, що викликає полярні сяйва). Також за спостереженнями обсерваторії кека, зробленими вночі в квітні 2016 і в січні 2017 року, дослідники змогли простежити електрично заряджені частинки від полюсів до екватора.

На основі всіх даних вчені побудували по 10 тис.точок безпрецедентно детальну карту температур у верхніх шарах атмосфери юпітера. Вона показала, що тепло розподіляється таким чином, що температура повільно знижується у напрямку від полюсів до екватора. Також дослідники виявили окрему область нагріву у вигляді довгої смуги далеко від зони полярного сяйва. Вони припустили, що це теплова хвиля, яка котиться до екватора від полярного сяйва. При цьому в січні 2017 року теплова хвиля виходила від одного з кілець полярних сяйв, яке збіглося з кишенею від сонячного вітру з високим тиском, який зіткнувся з юпітером.

Зафіксувати цей момент було великим везінням: якби вчені спостерігали юпітер іншої ночі, коли тиск сонячного вітру був невисоким, то його б пропустили.

художня концепція інфрачервоного світіння верхніх шарів атмосфери юпітера, а також ліній магнітного поля (синього кольору). Полярні сяйва-найспекотніші регіони, і зображення показує, як тепло може відноситися вітрами від полярного сяйва і викликати нагрівання всієї планети. Зображення: jaxa/hubble / nasa et. Al

За даними супутника hisaki, який на орбіті землі відстежує магнітне поле юпітера і вплив на нього сонця, в ці моменти сонячний вітер був потужним і створював посилені полярні сяйва. А дані з “юнони” допомогли точно визначити місце розташування полярного сяйва, і воно збіглося з зоною найвищих температур.

Попередні температурні карти верхніх шарів атмосфери юпітера були недостатньо деталізовані, тому було неможливо зрозуміти, за якими принципами температура змінюється на всій планеті. Тому у вчених не було підказок щодо походження такого нагрівання поверхні юпітера. Зараз загадку можна вважати вирішеною.