Верхняя атмосфера Юпитера удивляет астрономов

Новые наблюдения Большого Красного Пятна на Юпитере показали, что атмосфера планеты над и вокруг печально известного шторма удивительно интересна и активна. На этом рисунке показан регион, наблюдаемый Уэббом — сначала его местоположение на изображении всей планеты NIRCam (слева) и сам регион (справа), полученный с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона Уэбба (NIRSpec). Изображение NIRSpec склеено из шести изображений NIRSpec Integral Field Unit, сделанных в июле 2022 года, каждое площадью около 300 квадратных километров, и показывает инфракрасный свет, излучаемый молекулами водорода в ионосфере Юпитера. Эти молекулы лежат на высоте более 300 км над грозовыми облаками, где солнечный свет ионизирует водород и стимулирует инфракрасное излучение. На этом изображении более красные цвета отображают выбросы водорода с больших высот в ионосфере планеты. Более синие цвета показывают инфракрасный свет с малых высот, включая верхушки облаков в атмосфере и очень заметное Большое Красное Пятно. Юпитер удален от Солнца и поэтому получает равномерный, низкий уровень дневного света, а это означает, что большая часть поверхности планеты относительно тусклая в этих инфракрасных длинах волн, особенно по сравнению с излучением молекул вблизи полюсов, где магнитное поле Юпитера особенно сильное.. Вопреки ожиданиям исследователей, что эта область будет выглядеть однородной по своей природе, она содержит множество сложных структур, включая темные дуги и яркие пятна, по всему полю зрения. Автор: ESA/Webb, NASA & CSA, Jupiter ERS Team, J. Schmidt, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb)

Используя космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА/ЕКА/ККА, ученые наблюдали область над знаменитым Большим красным пятном Юпитера, чтобы обнаружить множество ранее невидимых особенностей. В этом регионе, который раньше считался ничем не примечательным по своей природе, находится множество сложных структур и видов деятельности.

Верхняя атмосфера Юпитера является границей между магнитным полем планеты и нижележащей атмосферой. Здесь можно увидеть яркие и яркие проявления северного и южного сияния, которые подпитываются вулканическим материалом, выброшенным со спутника Юпитера Ио.

Однако ближе к экватору на структуру верхней атмосферы планеты влияет приходящий солнечный свет. Поскольку Юпитер получает только 4% солнечного света, получаемого Землей, астрономы предсказали, что этот регион будет однородным по своей природе.

Большое красное пятно Юпитера наблюдалось с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона Уэбба (NIRSpec) в июле 2022 года с использованием возможностей прибора Integral Field Unit. Наблюдения команды Early Release Science были направлены на то, чтобы выяснить, действительно ли эта область тусклая, а область над знаменитым Большим Красным Пятном была целью наблюдений Уэбба.

Команда была удивлена, обнаружив, что в верхних слоях атмосферы есть множество сложных структур, включая темные дуги и яркие пятна, по всему полю зрения. Результаты были опубликованы в журнале Nature Astronomy.

«Мы думали, возможно, наивно, что этот регион будет очень скучным», — поделился руководитель группы Хенрик Мелин из Университета Лестера в Великобритании. «На самом деле это так же интересно, как и северное сияние, если не больше. Юпитер никогда не перестает удивлять».

Хотя свет, излучаемый этой областью, обусловлен солнечным светом, команда предполагает, что должен существовать другой механизм, изменяющий форму и структуру верхних слоев атмосферы.

Новые наблюдения Большого Красного Пятна на Юпитере показали, что атмосфера планеты над и вокруг печально известного шторма удивительно интересна и активна. На этом изображении показана область, наблюдаемая с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона Уэбба (NIRSpec). Он составлен из шести изображений NIRSpec Integral Field Unit, сделанных в июле 2022 года, площадь каждого около 300 квадратных километров. Наблюдения NIRSpec показывают инфракрасный свет, излучаемый молекулами водорода в ионосфере Юпитера. Эти молекулы лежат на высоте более 300 км над грозовыми облаками, где солнечный свет ионизирует водород и стимулирует инфракрасное излучение. На этом изображении более красные цвета отображают выбросы водорода с больших высот в ионосфере планеты. Более синие цвета показывают инфракрасный свет с более низких высот, включая верхние слои облаков в атмосфере и видное Большое Красное Пятно. Автор: ESA/Webb, NASA & CSA, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb) <a href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.en" target="_blank_">CC BY 4.0 INT</a> or <a href="/ESA_Multimedia/Terms_and_conditions_of_use_of_images_and_videos_available_on_the_esa_website" target="_blank_">ESA Standard Licence</a>

«Один из способов изменить эту структуру — гравитационные волны, подобные волнам, разбивающимся о пляж, создавая рябь на песке», — объяснил Хенрик. «Эти волны генерируются глубоко в турбулентных нижних слоях атмосферы, вокруг Большого Красного Пятна, и они могут подниматься на высоту, изменяя структуру и выбросы верхних слоев атмосферы».

Команда объясняет, что эти атмосферные волны время от времени можно наблюдать на Земле. Однако они гораздо слабее, чем те, которые наблюдал на Юпитере Уэбб. Они также надеются провести последующие наблюдения Уэбба за этими сложными волновыми узорами в будущем, чтобы исследовать, как эти узоры движутся в верхних слоях атмосферы планеты, и улучшить наше понимание энергетического баланса этого региона и того, как эти характеристики меняются с течением времени.

Эти результаты могут также поддержать исследовательский аппарат ЕКА «Ледяные луны Юпитера» Juice, который был запущен 14 апреля 2023 года. Juice проведет детальные наблюдения за Юпитером и тремя его большими океанскими спутниками — Ганимедом, Каллисто и Европой — с помощью комплекса дистанционного зондирования. геофизические и натурные приборы.

Миссия позволит охарактеризовать эти спутники как планетарные объекты и возможные среды обитания, глубоко изучить сложную среду Юпитера и изучить более широкую систему Юпитера как архетип газовых гигантов во Вселенной.

Эти наблюдения были сделаны в рамках программы Early Release Science № 1373: Наблюдения ERS за системой Юпитера как демонстрация возможностей JWST в области науки о Солнечной системе.

«Это предложение ERS было написано еще в 2017 году», — поделился член команды Имке де Патер из Калифорнийского университета в Беркли. «Одной из наших целей было выяснить, почему температура над Большим Красным Пятном оказалась такой высокой, как показали недавние наблюдения с помощью инфракрасного телескопа НАСА. Однако наши новые данные показали совсем другие результаты».

Больше информации: Henrik Melin et al, Ionospheric irregularities at Jupiter observed by JWST, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02305-9

Источник: European Space Agency