Новые наблюдения Большого Красного Пятна Юпитера показали, что атмосфера планеты над и вокруг печально известного шторма удивительно интересна и активна. На этом рисунке показан регион, наблюдаемый Уэббом — сначала его положение на изображении всей планеты NIRCam (слева) и сам регион (справа), захваченный спектрографом ближнего инфракрасного диапазона Уэбба (NIRSpec). Изображение NIRSpec состоит из шести изображений NIRSpec Integral Field Unit, сделанных в июле 2022 года, каждое размером примерно 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 показывают 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 очень заметное Большое Красное Пятно. Юпитер находится далеко от Солнца и поэтому получает постоянный низкий уровень дневного света, а это означает, что большая часть поверхности планеты относительно темна 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 естественно однородной, она демонстрирует множество сложных структур по всему полю зрения, включая темные дуги и яркие пятна. Изображения предоставлены: ЕКА/Уэбб, НАСА и ККА, команда Юпитера ERS, Дж. Шмидт, Х. Мелин, М. Замани (ЕКА/Уэбб)
Используя космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА/ЕКА/ККА, ученые наблюдали область над знаменитым Большим красным пятном Юпитера и обнаружили множество ранее неизвестных особенностей. Регион, который раньше считался ничем не примечательным, имеет множество сложных структур и видов деятельности.
Юпитер — один из самых ярких объектов ночного неба, его легко увидеть в ясные ночи. Помимо яркого северного и южного сияния в полярных регионах планеты, свечение верхних слоев атмосферы Юпитера слабое, что затрудняет наблюдение деталей в этом регионе наземными телескопами. Однако инфракрасная чувствительность телескопа Уэбб позволяет ученым изучать верхние слои атмосферы Юпитера над печально известным Большим Красным Пятном в беспрецедентных подробностях.
Верхняя атмосфера Юпитера является границей между магнитным полем планеты и атмосферой внизу. Здесь видно яркое северное и южное сияние, питаемое вулканическим материалом, выброшенным со спутника Юпитера Ио.
Однако ближе к экватору на структуру верхних слоев атмосферы планеты влияет приходящий солнечный свет. Поскольку Юпитер получает только 4% солнечного света, который получает Земля, астрономы предсказали, что этот регион будет однородным по своей природе.
Большое красное пятно Юпитера наблюдалось в июле 2022 года с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона Уэбба (NIRSpec) с использованием возможностей прибора Integral Field Unit. Наблюдения команды Early Release Science были направлены на то, чтобы выяснить, действительно ли этот регион облачный, а область над знаменитым Большим Красным Пятном была целью наблюдений Уэбба.
Команда была удивлена, обнаружив, что верхняя атмосфера имеет множество сложных структур, включая темные дуги и яркие пятна, разбросанные по всему полю зрения. Результаты были опубликованы в журнале Nature Astronomy.
«Мы думали, возможно, наивно, что этот регион будет очень скучным», — сказал 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, генерируется солнечным светом, команда подозревает, что должен существовать другой механизм, изменяющий форму и структуру верхних слоев атмосферы.
Новые наблюдения Большого Красного Пятна Юпитера показали, что атмосфера планеты над и вокруг печально известного шторма удивительно интересна и активна. На этом изображении показана область, наблюдаемая спектрографом ближнего инфракрасного диапазона Уэбба (NIRSpec). Он состоит из шести изображений NIRSpec Integral Field Unit, сделанных в июле 2022 года, каждый из которых охватывает примерно 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 показывают 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. Изображения предоставлены: ЕКА/Уэбб, НАСА и ККА, Х. Мелин, М. Замани (ЕКА/Уэбб) CC BY 4.0 INT или стандартная лицензия ЕКА
«Один из способов изменить эту структуру — использовать гравитационные волны, похожие на волны, разбивающиеся о пляж и создающие рябь на песке», — объяснил Хенрик. «Эти волны возникают глубоко в турбулентных нижних слоях атмосферы, окружающих Большое Красное Пятно, и могут распространяться вверх, изменяя структуру и выбросы верхних слоев атмосферы».
Команда объясняет, что эти атмосферные волны иногда можно наблюдать и на Земле. Однако они гораздо слабее волн, наблюдаемых Уэббом на Юпитере. Они надеются провести дальнейшие наблюдения Уэбба за этими сложными волновыми узорами в будущем, чтобы изучить, как эти узоры движутся в верхних слоях атмосферы планеты, и улучшить наше понимание энергетического баланса этого региона и того, как его характеристики меняются с течением времени.
Эти результаты могут также принести пользу компании ЕКА Jupiter Icy Moons Explorer Juice, выпущенной 14 апреля 2023 года. Джус проведет детальные наблюдения за Юпитером и тремя его большими океаническими спутниками — Ганимедом, Каллисто и Европой — с использованием ряда инструментов дистанционного зондирования, геофизических исследований и инструментов in situ.
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 всей Вселенной.
Эти наблюдения проводились в рамках научной программы раннего выпуска № 1373: наблюдения системы Юпитера с помощью ERS как демонстрация возможностей JWST в науке о Солнечной системе.
«Это приложение ERS было написано еще в 2017 году», — объяснил 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».
Информация от: Европейским космическим агентством
