Штормы на Юпитере легендарны: они длятся столетиями и превосходят по масштабу всё, что наблюдалось на Земле. Недавние исследования подтверждают, что молнии внутри этих штормов столь же экстремальны, достигая интенсивности, потенциально в миллион раз превышающей земные молнии. Это открытие касается не только более мощных разрядов, но и проливает свет на фундаментальные различия между планетарными атмосферами и то, как энергия ведёт себя в огромных масштабах.
Загадка молний Юпитера
Десятилетиями учёные знали, что Юпитер генерирует молнии. Первые наблюдения опирались на обнаружение самых ярких вспышек на тёмной стороне планеты, что указывало на уровни энергии, сопоставимые с редкими земными «сверхмолниями». Однако данные, полученные в ходе миссии NASA Juno, начиная с 2016 года, представили противоречие: Juno зафиксировала частые, более слабые вспышки, напоминающие обычные земные молнии. Проблема заключалась в облачном покрытии, скрывающем истинную мощность разрядов, что затрудняло точные измерения.
Прорыв произошёл благодаря анализу радиоизлучения, зафиксированного основным инструментом Juno. В отличие от визуальных наблюдений, радиоволны проникают сквозь облака, обеспечивая более чёткую картину интенсивности молний. Этот подход выявил гораздо более мощное явление, чем предполагалось ранее.
Скрытые суперштормы и анализ радиоволн
Исследователи столкнулись с проблемой: на Юпитере часто бушует несколько штормов одновременно, что затрудняло связывание конкретных молний с их источником. Команда решила эту задачу, сосредоточившись на периодах с уменьшенной штормовой активностью в северном экваториальном поясе Юпитера (названном «скрытыми суперштормами»). Совмещая данные Juno, космического телескопа NASA Hubble и астрономов-любителей, они точно определили происхождение молний внутри этих изолированных штормов.
Анализ 613 импульсов молний показал в среднем три вспышки в секунду, варьирующиеся от энергии, аналогичной земной, до разрядов в 100 раз сильнее. Команда признаёт, что из-за различий в длинах волн измерений между Землёй и Юпитером фактическая мощность может быть ещё больше — до миллиона раз интенсивнее.
Почему молнии Юпитера такие экстремальные
Ключевое различие заключается в атмосферном составе. Земной воздух в основном состоит из азота, из-за чего влажный воздух становится лёгким. Атмосфера Юпитера доминирует водородом, а это значит, что влажный воздух тяжелее и труднее поднимается. Для создания штормов требуется значительно больше энергии, что приводит к более высоким скоростям ветра и более интенсивным молниям, когда они возникают.
Подобно Земле, конвекция является движущей силой штормов на Юпитере — это процесс передачи тепла снизу. Однако более высокий энергетический барьер означает, что когда шторм поднимается, он высвобождает огромную силу.
«Может ли ключевым различием быть водородная атмосфера по сравнению с азотной, или может быть, штормы на Юпитере выше, и поэтому расстояния больше?» — Майкл Вонг, планетолог из Калифорнийского университета в Беркли.
Штормы на Юпитере достигают высоты более 100 километров, по сравнению с 10 километрами на Земле. Эта большая высота может способствовать экстремальному выбросу энергии. Точная причина остаётся неопределённой, но полученные результаты подчёркивают, насколько принципиально отличаются энергетические динамики на газовых гигантах от каменистых планет.
Исследование подтверждает, что молнии на Юпитере, вероятно, генерируются теми же механизмами, что и на Земле: конденсация водяного пара создаёт электрически заряженные частицы. Однако масштаб и атмосферные условия усиливают этот эффект, в результате чего возникают разряды немыслимой силы.
