На Юпитере нашли гигантские провалы

Астрономы подвели итоги трехлетней наблюдательной кампании по изучению атмосферы Юпитера, в которой участвовали космический телескоп «Хаббл», наземный телескоп «Джемини север» и межпланетная станция «Юнона». Удалось определить, что наиболее часто молнии на газовом гиганте вспыхивали в циклонических вихрях и крупных конвективных ячейках, а также то, что темные области в знаменитом Большом Красном Пятне являются провалами в облачных слоях, а не отдельными темными облаками. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal Supplement Series, кратко о ней рассказывается на сайте обсерватории «Джемини».

Атмосфера Юпитера состоит в основном из водорода и гелия, а также небольшого количества аммиака, метана, воды, сероводорода и других соединений. Верхний слой самого нижнего слоя атмосферы (тропосфера) содержит облака, образованные кристалликами аммиачного льда, под ним залегают облака из частиц гидросульфида аммония. Еще глубже находятся плотные облака из капель воды. На большой глубине атмосфера постепенно переходит в слой жидкого металлического водорода. Выше основных слоев облаков в тропосфере и стратосфере существуют также слои дымки.

Химические и динамические процессы в атмосфере Юпитера, такие как образование и эволюция многочисленных струй, штормов и вихрей, гораздо сложнее тех, что наблюдаются в атмосфере Земли, и до сих пор плохо изучены. Разобраться в них с июля 2016 года планетологам помогает автоматическая межпланетная станция «Юнона». В то же время, для более подробной и точной интерпретации данных, получаемых аппаратом, постоянные наблюдения за Юпитером на протяжении последних трех лет ведут космический телескоп «Хаббл» и наземный 8-метровый телескоп «Джемини север», оснащенный инструментом NIRI (Near Infrared Imager), работающим в инфракрасном диапазоне волн. «Юнона» способна регистрировать грозы и определять их местоположение, что позволяет использовать их как маркер конвективных процессов, переносящих тепло из внутренних слоев Юпитера к верхушкам облаков. Станция также видит просветы в облачных слоях и способна изучать высокие конвективные башни, похожие на кучево-дождевые облака на Земле. «Хаббл» и «Джемини север» получали данные о структуре облаков, залегавших на разных высотах, причем изображения, получаемые наземным телескопом, оказались одними из самых четких.

Группа астрономов во главе с Майклом Вонгом (Michael Wong) из Калифорнийского университета в Беркли опубликовала результаты анализа данных, собранных во время наблюдений за атмосферой Юпитера в период с 2016 по 2019 год. Наиболее частые вспышки молний связали с облаками водяного пара в глубине крупных циклонических филаментарных вихрей (filamentary cyclone), в которых могут идти процессы влажной конвекции. Зональные ветры остаются стабильными в течение длительного времени в большинстве широт, а их значительная изменчивость на определенных широтах в 2016 и 2017 годах была связана с конвективными мощными штормами. 

Еще один важный результат работы связан с Большим Красным Пятном, считающимся самым крупным атмосферным вихрем в Солнечной системе и существующим как минимум уже двести лет. Оказалось, что темные полукруглые области, видимые на оптических снимках, полученных «Хабблом», соответствуют наиболее ярким аналогичным областям на инфракрасных изображениях, полученных NIRI. Это означает, что данные области являются провалами в облачных слоях, а не отдельными темными облаками.