Burze na Jowiszu są legendarne: trwają stulecia i mają większą skalę niż cokolwiek obserwowanego na Ziemi. Ostatnie badania potwierdzają, że wyładowania atmosferyczne występujące podczas tych burz są równie ekstremalne, osiągając intensywność potencjalnie milion razy większą niż intensywność błyskawic na Ziemi. Odkrycie to dotyczy nie tylko potężniejszych wyładowań, ale także rzuca światło na fundamentalne różnice pomiędzy atmosferami planet i zachowanie energii w ogromnych skalach.
Tajemnica błyskawicy Jowisza
Od dziesięcioleci naukowcy wiedzą, że Jowisz generuje błyskawice. Wczesne obserwacje opierały się na wykrywaniu najjaśniejszych błysków po ciemnej stronie planety, wskazując poziom energii porównywalny z rzadkim na Ziemi „superbłyskawicą”. Jednak dane zebrane przez misję NASA Juno rozpoczętą w 2016 roku przedstawiają sprzeczność: Juno zarejestrowała częste, słabsze błyski przypominające normalne błyskawice na Ziemi. Problemem było zachmurzenie, które przesłaniało prawdziwą moc wyładowań, utrudniając dokładne pomiary.
Przełom nastąpił po analizie emisji radiowych zarejestrowanych przez główny instrument Juno. W przeciwieństwie do obserwacji wizualnych, fale radiowe przenikają chmury, zapewniając wyraźniejszy obraz intensywności błyskawicy. Podejście to ujawniło znacznie potężniejsze zjawisko, niż wcześniej sądzono.
Ukryte superburze i analiza fal radiowych
Naukowcy napotkali problem: na Jowiszu często pojawia się wiele burz jednocześnie, co utrudnia powiązanie konkretnych piorunów z ich źródłem. Zespół rozwiązał ten problem, skupiając się na okresach zmniejszonej aktywności burz w północnym pasie równikowym Jowisza (nazywanych „ukrytymi superburzami”). Łącząc dane z Juno, Kosmicznego Teleskopu Hubble’a należącego do NASA i astronomów amatorów, wskazali pochodzenie piorunów w tych izolowanych burzach.
Analiza 613 impulsów piorunów wykazała średnio trzy błyski na sekundę, od energii podobnej do tej na Ziemi, po wyładowania 100 razy silniejsze. Zespół przyznaje, że ze względu na różnice w długościach fal pomiarowych między Ziemią a Jowiszem rzeczywista moc może być jeszcze większa – nawet milion razy większa.
Dlaczego błyskawice Jowisza są tak ekstremalne
Kluczową różnicą jest skład atmosfery. Powietrze ziemskie składa się głównie z azotu, który sprawia, że wilgotne powietrze jest lekkie. Atmosfera Jowisza jest zdominowana przez wodór, co oznacza, że wilgotne powietrze jest cięższe i trudniejsze do uniesienia. Burze wymagają znacznie więcej energii do wytworzenia, co skutkuje większą prędkością wiatru i intensywniejszymi błyskawicami, gdy wystąpią.
Podobnie jak na Ziemi, siłą napędową burz na Jowiszu jest konwekcja – proces przenoszenia ciepła z dołu. Jednakże wyższa bariera energetyczna oznacza, że kiedy burza wzmaga się, uwalnia ogromną moc.
„Czy kluczową różnicą może być atmosfera wodorowa i atmosfera azotowa, a może burze na Jowiszu są wyższe i dlatego odległości są większe?” – Michael Wong, planetolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
Burze na Jowiszu osiągają wysokość ponad 100 kilometrów, w porównaniu do 10 kilometrów na Ziemi. Ta duża wysokość może przyczynić się do ekstremalnego uwolnienia energii. Dokładna przyczyna pozostaje niepewna, ale odkrycia podkreślają, jak fundamentalnie różni się dynamika energii gazowych gigantów od skalistych planet.
Badanie potwierdza, że błyskawice na Jowiszu są prawdopodobnie generowane przez te same mechanizmy, co na Ziemi: kondensację pary wodnej, w wyniku której powstają elektrycznie naładowane cząstki. Jednakże skala i warunki atmosferyczne potęgują ten efekt, powodując wyładowania o niewyobrażalnej sile.
