Нови спиращи дъха изображения надникват под загадъчните облаци на Юпитер

10
1243
Ново изображение на Юпитер, което комбинира оптичния и близкия инфрачервен спектър. Източник: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA M.H. Wong & team/Mahdi Zamani

Юпитер далеч не е спокойно място. Цялата планета е обвита от бурни урагани – широки ивици от въртящи се облаци обграждат цялата планета и достигат до дълбочина много по-голяма от разстоянието между повърхността на Земята и най-горните атмосферни слоеве на планетата ни. 

Необузданите метеорологични условия на газовия гигант са толкова различни от тези на Земята, че астрономите все още се опитват да ги изучат. Току що обаче изследователи успяха да „наредят още едно парче от пъзела“ под формата на изумително изображение на планетата, заснето от обсерваторията Gemini и космическия телескоп Hubble.

Обсерваторията Gemini заснема изображения в близкия инфрачервен спектър, които разкриват топлинна радиация, излъчена от вътрешността на Юпитер. Когато тези изображения се комбинират с изображения от Hubble в оптичния спектър, заснети почти по същото време, като тези от Gemini, изследователите успяват да „сглобят“ изображение на вътрешната и външната активност на планетата.

Изображението вляво показва инфрачервено изображение на Юпитер, заснето от Земята в момент на засилена атмосферна турболенция, а вдясно – в момент, в който атмосферата на Земята е стабилна. Източник: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA M.H. Wong (UC Berkeley)

Висока разделителна способност

Изображенията са с изключително висока разделителна способност и разкриват региони от планетата, които изглеждат тъмни в оптичния спектър, но всъщност греят силно в инфрачервения. От това става ясно, че тези региони са покрити със слаба до почти липсваща облачна покривка, в сравнение с по-светлите ивици.

„Това, което наблюдаваме, е много подобно на тиквен фенер“, заяви Майкъл Уонг, астроном от Калифорнийския университет Бъркли. „Можете да видите ярка инфрачервена светлина в региони без облачна покривка, а където облачната покривка е дебела, инфрачервеното излъчване е слабо.“

Това се наблюдава и в региона, ограждащ Голямото червено петно (Giant Red Spot) – непрестанна буря, чийто диаметър в момента е малко по-голям от този на Земята. Подобни феномени са забелязвани и преди в района на бурята, но без да стане ясно какво точно ги причинява.

„Наблюденията във видимия спектър не могат да разграничат кога облачната покривка върху горещата вътрешност на Юпитер е дебела и кога е по-тънка и затова нейният произход остава мистерия“, споделя Глен Ортън, планетарен изследовател от Jet Propulsion Laboratory на NASA.

Изображения от космическия телескоп Hubble и от обсерваторията Gemini в различни дължини на вълната. Източник: NASA, ESA & M.H. Wong/UC Berkeley & team

Новите изображения доста добре успяват да пояснят този феномен. Когато сравним двете изображения, се оказва, че яркият инфрачервен район съвпада идеално с оптичната сянка. Това ни показва, че оцветяването маркира дълбоко „пропукване“ в бурната покривка от въртящи се облаци.

Данни от Juno

Откритието става още по-интригуващо, когато добавим и данните от космическата сонда Juno на NASA. Докато орбитира около Юпитер, сондата засича атмосферни радиосигнали от мълнии, наречени sferics и whistlers.

През периода на първите си осем обиколки около планетата, уредът Microwave Radiometer Instrument на сондата Juno засича 377 изблици на мълнии, съсредоточени около полярните региони на планетата. На Земята засичаме обратния феномен – тук светкавичните бури възникват с най-голяма честота около екватора.

Артистично изображение на космическата сонда Juno на фона на Юпитер. Източник: NASA

Планетарните изследователи смятат, че това е свързано с начина, по който Слънцето нагрява двете планети. И при двете екваторът се загрява. При Земята, това генерира конвекционни течения, които причиняват тропически гръмотевични бури. При Юпитер, който се намира много по-далеч от Слънцето, загряването на екватора е по-слабо. То води до стабилизиране на горната атмосфера, като изследователите теоретизират, че тази стабилизираща топлина не достига до полюсите, което прави ураганите там са по-бурни.

Светкавични бури във влажни конвективни региони

Като се комбинират данните от Juno с изображенията от Gemini и Hubble, се хвърля повече светлина върху тези необуздани бури, като се разкриват облачните структури, около които се образуват мълнии. „Данните от Hubble и Gemini дават представа за това колко дебела е облачната покривка и на каква дълбочина можем да надникнем“, пояснява Ейми Саймън, планетарен изследовател от NASA.

Изследователите разкриха, че светкавичните бури възникват в големи, конвективни райони с влажен въздух над дълбоки облаци от вода, както замръзнала, така и течна. Ясните райони около тези бури вероятно са причинени от снижаване на по-сух въздух извън конвекционните клетки.

Структура на изследването. Източник: NASA, ESA, M.H. Wong/UC Berkeley, A. James & M.W. Carruthers/STSc

„Те съвпадат с познатите вече т. нар. сгънати нишковидни области (folded filmentary regions), защото облаците се „разтягат“ и „свиват“ под силата на мощните ветрове на Юпитер. Новите данни предполагат, че тези региони изобилстват от конвективна активност – „бурният процес на смесване, който транспортира вътрешната топлина на Юпитер до видимите горни региони на облаците“, както го описва Уонг.

Вътрешни „комини“

„Тези циклонни вихри играят ролята на вътрешни „комини“, които помагат за освобождаване на вътрешната енергия чрез конвекция. Това не се случва навсякъде, но изглежда, че тези циклони улесняват конвекцията“, добавя той.

Мисията Junо все още е активна, като е планирано тя да приключи през юли 2021 г. Откритията, които тя прави, ще помогнат за бъдещи наблюдения – както наземни, така и наблюдения от орбита. Чрез тях най-накрая успяваме да добием представа за причините за свирепите метеорологични условия на Юпитер.

„Тъй като вече редовнио заснемаме изображения с висока резолюция от различни обсерватории и в различни вълнови дължини, успяваме да научим много повече за времето на този газов гигант“, споделя Саймън. „Това е нашият еквивалент на метеорологичен спътник. Най-накрая можем да започнем да разглеждаме метеорологичните цикли.“

Изследването е публикувано в The Astrophysical Journal Supplement Series.

0 0 глас
Оценете статията
Абонирай се
Извести ме за
guest
10 Коментара
стари
нови оценка
Отзиви
Всички коментари