Атмосфера Юпитера горячее, чем должна быть, и теперь мы знаем почему.
Ключевые выводы
- Источник большей части тепла Юпитера десятилетиями сбивал ученых с толку.
- Новое исследование предполагает, что полярные сияния Юпитера обеспечивают энергию, которая нагревает верхние слои атмосферы.
- Выводы подтверждают давно подозревавшийся, но никогда не доказанный механизм работы.
Как и Земля, Юпитер пережил своего рода «энергетический кризис» за последние несколько десятилетий, связанный с глобальными температурами. По сравнению с тем, насколько теплой должна быть планета, учитывая, насколько далеко она находится от Солнца, Юпитер обладает замечательным количеством тепла. Причина этого разъединения беспокоила ученых на протяжении десятилетий, хотя было предложено несколько возможных идей.
В этом месяце наконец-то найдено решение. В исследовании, опубликованном в журнале Nature, группа исследователей, используя данные телескопа Keck II и нескольких спутников, определила, что невероятно мощное северное сияние Юпитера нагревает верхние слои атмосферы до чрезвычайно высоких температур.
В джазе только девушки
Согласно НАСА, мы должны ожидать, что верхняя атмосфера Юпитера будет иметь температуру около -73 C° (-100 F°), учитывая, как мало солнечного света она получает. Однако наблюдения за наблюдениями указывают на яркую среднюю температуру ближе к 426 C° (800 F°).
Существующие тепловые карты температуры атмосферы Юпитера были скудными в деталях, что требовало более точной информации, чтобы решить загадку, откуда исходит тепло. Объединив данные наблюдений телескопа Keck II и информацию о магнитном поле Юпитера со спутников Hisaki и Juno, команда смогла дважды наблюдать всплески энергии, движущиеся от полярного сияния вниз к экваториальным областям Юпитера.
По случайности ночи, когда инструменты наблюдали за Юпитером, совпали со значительным солнечным ветром, который достиг планеты, улучшая данные. Тепло от электрически заряженных частиц можно было легко отследить, поскольку это тепло двигалось наружу от полюсов импульсами. Данные показывают, что тепло распространяется широко, сосредоточено вокруг полюсов и постепенно снижается в более низких широтах.
Подтверждение того, о чем давно подозревали
Сила электромагнитного поля Юпитера - в 20 000 раз сильнее, чем у Земли - известна уже давно. Также была установлена частота и интенсивность его сияний, некоторые из которых подпитываются извержениями луны Ио. Однако, хотя это было предложено в качестве возможного механизма наблюдаемых температур, традиционные модели газовых гигантов предполагают, что силы Кориолиса (эффект, вызванный вращением планет, который заставляет погодные условия отклоняться, а не двигаться по прямой линии) могли бы быть в состоянии удерживать авроральную энергию ограниченной полюсами.
Ведущий автор исследования доктор Джеймс О’Донохью объяснил, сколько времени занял этот процесс:
«Впервые мы попытались создать глобальную тепловую карту верхних слоев атмосферы Юпитера в Лестерском университете. В то время сигнал был недостаточно ярким, чтобы обнаружить что-либо за пределами полярных областей Юпитера, но благодаря урокам, извлеченным из этой работы, несколько лет спустя нам удалось обеспечить время на одном из самых больших и наиболее конкурентоспособных телескопов на Земле».
Соавтор доктор Том Сталлард из Школы физики и астрономии Университета Лестера поместил результаты в дополнительный контекст:
«Этот «энергетический кризис» был давней проблемой - модели не могут правильно смоделировать потоки тепла от северного сияния или вблизи экватора есть какой-то другой неизвестный источник тепла? В этой статье описывается, как мы нанесли на карту эту область с беспрецедентной детализацией и показали, что на Юпитере экваториальный нагрев напрямую связан с авроральным нагревом.”
Другие теории о том, почему атмосфера такая горячая, включают акустические волны из недр планеты или гравитационные волны, обеспечивающие необходимую энергию. Хотя это исследование не полностью исключило эти модели, оно предполагает, что основным механизмом является полярное сияние.