Видимый внешний вид Юпитера и Сатурна реконструирован по наблюдениям VLT/MUSE 23 марта 2020 года и 6 апреля 2017 года соответственно. В левом столбце показаны восстановленные цвета без применения гамма-коррекции, а в правом столбце показаны цвета с гамма-коррекцией, которые ближе к тому, что средний человек наблюдает невооруженным глазом в телескоп, но имеют снижается контрастность и меньше улучшается цвет. Фото: Журнал геофизических исследований: Планеты (2025 г.). DOI: 10.1029/2024JE008622.
Совместная работа астрономов-любителей и профессиональных астрономов помогла разрешить давнее недопонимание о составе облаков Юпитера. Теперь выяснилось, что они состоят не из аммиачного льда (традиционное мнение), а из гидросульфида аммония, смешанного со смогом.
Результаты были опубликованы в Журнале геофизических исследований: Планеты.
Новое открытие было инициировано астрономом-любителем доктором Стивеном Хиллом из Колорадо. Недавно он продемонстрировал, что содержание аммиака и давление в верхних слоях облаков в атмосфере Юпитера можно нанести на карту с помощью имеющихся в продаже телескопов и нескольких специально окрашенных фильтров.
Примечательно, что эти первоначальные результаты не только показали, что содержание аммиака в атмосфере Юпитера может быть нанесено на карту астрономами-любителями, но и показали, что облака расположены слишком глубоко в теплой атмосфере Юпитера, чтобы соответствовать облакам, представляющим собой аммиачный лед.
В этом новом исследовании профессор Патрик Ирвин с факультета физики Оксфордского университета применил аналитический метод доктора Стивена Хилла к наблюдениям Юпитера, сделанным с помощью инструмента Multi Unit Spectroscope Explorer (MUSE) на Очень Большом Телескопе (VLT) Европейской Южной Обсерватории. Чили. MUSE использует возможности спектроскопии, где газы Юпитера создают характерные отпечатки пальцев в видимом свете на разных длинах волн, чтобы составить карту аммиака и высоты облаков в атмосфере газового гиганта.
Имитируя взаимодействие света с газами и облаками в компьютерной модели, профессор Ирвин и его команда обнаружили, что первичные облака Юпитера — те, которые мы можем видеть, глядя в телескопы на заднем дворе, — должны были быть намного глубже, чем считалось ранее. область более высокого давления и более высокой температуры. Фактически, слишком тепло для конденсации аммиака. Вместо этого эти облака должны состоять из чего-то другого: гидросульфида аммония.
Предыдущий анализ наблюдений MUSE намекал на аналогичный результат. Однако, поскольку этот анализ проводился с использованием сложных и чрезвычайно сложных методов, которые могут проводиться лишь несколькими группами по всему миру, этот результат было трудно подтвердить.
В этой новой работе команда Ирвина обнаружила, что метод доктора Хилла, заключающийся в простом сравнении яркости соседних узких цветных фильтров, дает идентичные результаты. А поскольку этот новый метод намного быстрее и очень прост, его гораздо легче проверить. Таким образом, команда пришла к выводу, что облака Юпитера действительно находятся под более высоким давлением, чем ожидаемые облака аммиака на высоте 700 мб, и поэтому не могут состоять из чистого аммиачного льда.
Профессор Ирвин сказал: «Я поражен тем, что такой простой метод способен исследовать так глубоко в атмосфере и так четко продемонстрировать, что основные облака не могут быть чистым аммиачным льдом. Эти результаты показывают, что новаторский любитель, использующий современную камеру и специальные фильтры может открыть новое окно в атмосферу Юпитера и способствовать пониманию природы загадочных облаков Юпитера и того, как циркулирует атмосфера».
Доктор Стивен Хилл, имеющий докторскую степень. Получив степень доктора астрофизики в Университете Колорадо и занимаясь прогнозированием космической погоды, сказал: «Мне всегда нравится расширять свои наблюдения, чтобы увидеть, какие физические измерения я могу провести с помощью скромного коммерческого оборудования. Надеюсь, что я смогу найти новые способы для любителей внести полезный вклад в профессиональную работу, но я определенно не ожидал такого продуктивного результата, каким оказался этот проект».
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте обновления о прорывах, инновациях и важных исследованиях — ежедневно или еженедельно.
Карты аммиака, полученные с помощью этого простого аналитического метода, можно определить за долю вычислительных затрат, необходимых для более сложных методов. Это означает, что гражданские ученые могут использовать их для отслеживания изменений давления аммиака и давления над облаками в различных частях атмосферы Юпитера, включая полосы Юпитера, небольшие штормы и большие вихри, такие как Большое Красное Пятно.
Джон Роджерс (Британская астрономическая ассоциация), один из соавторов исследования, добавляет: «Особым преимуществом этого метода является то, что любители могут часто использовать его для того, чтобы связать видимые изменения погоды на Юпитере с изменениями аммиака, которые могут быть важными ингредиентами. в погоду».
Так почему же аммиак не конденсируется и не образует густое облако? Фотохимия (химические реакции, вызванные солнечным светом) очень активна в атмосфере Юпитера, и профессор Ирвин и его коллеги предполагают, что в регионах, где влажный, богатый аммиаком воздух поднимается вверх, аммиак разрушается и/или смешивается с фотохимическими продуктами быстрее, чем аммиачный лед. может образоваться.
Таким образом, основной слой облаков на самом деле может состоять из гидросульфида аммония, смешанного с фотохимическими продуктами дыма, которые и дают красный и коричневый цвета, видимые на изображениях Юпитера.
В небольших регионах, где конвекция особенно сильна, восходящие потоки могут быть достаточно быстрыми, чтобы образовать свежий аммиачный лед, и такие регионы иногда наблюдались космическими кораблями, такими как «Галилео» НАСА, а совсем недавно «Юноной» НАСА, где несколько небольших высоких белых облаков были замечены, отбрасывая свои тени на основную облачную палубу внизу.
Профессор Ирвин и его команда также применили этот метод к наблюдениям Сатурна с помощью VLT/MUSE и обнаружили аналогичное соответствие полученных карт аммиака с другими исследованиями, включая карту, полученную на основе наблюдений космического телескопа Джеймса Уэбба.
Точно так же они обнаружили, что основной уровень отражения значительно ниже ожидаемого уровня конденсации аммиака, что позволяет предположить, что аналогичные фотохимические процессы происходят в атмосфере Сатурна.
Информация от: Оксфордским университетом
