Шторми на Юпітері легендарні: вони тривають століттями і перевершують масштабом усе, що спостерігалося Землі. Нещодавні дослідження підтверджують, що блискавки всередині цих штормів настільки ж екстремальні, досягаючи інтенсивності, що потенційно в мільйон разів перевищує земні блискавки. Це відкриття стосується не тільки потужніших розрядів, а й проливає світло на фундаментальні відмінності між планетарними атмосферами і те, як енергія поводиться у величезних масштабах.
Загадка блискавок Юпітера
Десятиліттями вчені знали, що Юпітер генерує блискавки. Перші спостереження спиралися на виявлення найяскравіших спалахів на темній стороні планети, що вказувало на рівні енергії, які можна порівняти з рідкісними земними “надблискавками”. Однак дані, отримані в ході місії NASA Juno, починаючи з 2016 року, представили протиріччя: Juno зафіксувала частіші, слабкіші спалахи, що нагадують звичайні блискавки земні. Проблема полягала в хмарному покритті, що приховує справжню потужність розрядів, що ускладнювало точні виміри.
Прорив стався завдяки аналізу радіовипромінювання, зафіксованого основним інструментом Juno. На відміну від візуальних спостережень, радіохвилі проникають крізь хмари, забезпечуючи чіткішу картину інтенсивності блискавок. Цей підхід виявив набагато сильніше явище, ніж передбачалося раніше.
Приховані супершторми та аналіз радіохвиль
Дослідники зіткнулися з проблемою: на Юпітері часто вирує кілька штормів одночасно, що ускладнювало зв’язування конкретних блискавок з їх джерелом. Команда вирішила це завдання, зосередившись на періодах із зменшеною штормовою активністю у північному екваторіальному поясі Юпітера (названому “прихованими суперштормами”). Поєднуючи дані Juno, космічного телескопа NASA Hubble та астрономів-аматорів, вони точно визначили походження блискавок усередині цих ізольованих штормів.
Аналіз 613 імпульсів блискавок показав у середньому три спалахи в секунду, що варіюються від енергії, аналогічної земної, до розрядів у 100 разів сильніше. Команда визнає, що через відмінності в довжинах хвиль вимірювань між Землею та Юпітером фактична потужність може бути ще більшою — до мільйона разів інтенсивнішою.
Чому блискавки Юпітера такі екстремальні
Ключова відмінність полягає у атмосферному складі. Земне повітря в основному складається з азоту, через що вологе повітря стає легким. Атмосфера Юпітера домінує воднем, а це означає, що вологе повітря важче та важче піднімається. Для створення штормів потрібно значно більше енергії, що призводить до вищих швидкостей вітру та інтенсивніших блискавок, коли вони виникають.
Подібно до Землі, конвекція є рушійною силою штормів на Юпітері — це процес передачі тепла знизу. Проте вищий енергетичний бар’єр означає, що коли шторм “піднімається”, він вивільняє величезну силу.
“Чи може ключовою відмінністю бути воднева атмосфера проти азотної, чи, можливо, шторми на Юпітері вище, і тому відстані більше?” – Майкл Вонг, планетолог із Каліфорнійського університету в Берклі.
Шторми на Юпітері досягають висоти понад 100 кілометрів порівняно з 10 кілометрами на Землі. Ця велика висота може сприяти екстремальному викиду енергії. Точна причина залишається невизначеною, але отримані результати наголошують, наскільки принципово відрізняються енергетичні динаміки на газових гігантах від кам’янистих планет.
Дослідження підтверджує, що блискавки на Юпітері, мабуть, генеруються тими самими механізмами, як і Землі: конденсація водяної пари створює електрично заряджені частки. Проте масштаб і атмосферні умови посилюють цей ефект, у результаті виникають розряди немислимої сили.
