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.
«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