Використовуючи космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST), астрономи виявили раніше невидимі структури та активність в атмосфері Юпітера над Великою червоною плямою. Ці дивні особливості, здається, викликані потужними атмосферними гравітаційними хвилями.
Велика червона пляма є найбільшим штормом у Сонячній системі, вдвічі більшим за Землю, і, за даними NASA, вважається, що вирує щонайменше 300 років. Швидкість вітру Великої Червоної Плями становить близько 270-425 миль на годину (430-680 кілометрів на годину), що в 3,5 раза швидше, ніж торнадо тут, на Землі.
Проте, незважаючи на вік, розмір і потужність шторму, вчені насправді підозрювали, що атмосфера Юпітера над Великою червоною плямою не така вже й цікава. Однак ці нові спостереження, зроблені інструментом спектрографа ближнього інфрачервоного діапазону (NIRSpec) JWST, який спостерігав потужний червоний шторм у липні 2022 року, показують, що це припущення не могло бути більш хибним.
«Ми думали, що цей регіон, можливо, наївно, буде справді нудним», — сказав у заяві керівник групи Генрік Мелін з Університету Лестера. «Насправді воно таке ж цікаве, як і північне сяйво, якщо не більше. Юпітер не перестає дивувати».
Які таємниці приховує Велика Червона Пляма?
Верхня атмосфера Юпітера — це точка, в якій нижня атмосфера планети зустрічається з її магнітним полем. Це призводить до яскравого північного та південного сяйва, яке живиться бомбардуванням зарядженими частинками від Сонця та підживлюється бризками вулканічного матеріалу, що вивергається із супутника Юпітера Іо, найактивнішого вулканічного тіла в Сонячній системі.
Юпітер може бути одним із найяскравіших об’єктів на нічному небі над Землею, його легко побачити під час ясного неба. Проте, крім північного та південного сяйвів, атмосфера найбільшої планети Сонячної системи світиться лише слабко, що ускладнює наземним телескопам детальний огляд крізь атмосферу Землі.
З позиції JWST за мільйон миль від Землі атмосфера нашої планети не є перешкодою для цього космічного телескопа вартістю 10 мільярдів доларів. На додаток до цього, чутливість JWST в інфрачервоному спектрі дозволяє бачити атмосферу газового гіганта в складних деталях, включаючи область над Великою червоною плямою.
Прагнучи виявити, чи є ця область трохи нудною, Мелін і його колеги націлили її за допомогою NIRSpec, основного інструменту JWST. Це призвело до виявлення різноманітних складних структур у полі зору JWST, включаючи темні дуги та яскраві плями.
Хоча падаюче сонячне світло відповідає за більшість світла, яке спостерігають з атмосфери Юпітера, команда вважає, що має бути інше, яке викликає зміни у формі та структурі верхніх шарів атмосфери Юпітера.
«Один із способів змінити цю структуру — гравітаційні хвилі — схожі на хвилі, що розбиваються об пляж, створюючи брижі на піску», — пояснив Мелін. «Ці хвилі генеруються глибоко в бурхливих нижніх шарах атмосфери навколо Великої Червоної Плями, і вони можуть підніматися на висоту, змінюючи структуру та викиди верхніх шарів атмосфери».
Ці гравітаційні хвилі дуже відрізняються від гравітаційних хвиль, останні з яких є крихітними брижами в просторі та часі, передбаченими Альбертом Ейнштейном у його загальній теорії відносності 1915 року. Гравітаційні хвилі поширюються через атмосферу, на відміну від тканини простору-часу, як це роблять гравітаційні хвилі.
Ці атмосферні гравітаційні хвилі також іноді спостерігаються на Землі, але ці земні хвилі набагато менш інтенсивні та потужні, ніж те саме явище, що відбувається над Юпітером.
Тепер команда сподівається продовжити виявлення цих нещодавно знайдених особливостей Великої червоної плями та складних хвильових візерунків, що лежать в їх основі, за допомогою JWST. Це майбутнє дослідження може виявити, як хвилі протікають через верхні шари атмосфери газового гіганта і як це змушує спостережувані структури рухатися.
Очікується, що результати допоможуть краще зрозуміти розподіл енергії на Юпітері та можуть допомогти підтримати місію Європейського космічного агентства (ESA) Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE). JUICE стартував 14 квітня 2023 року та досягне Юпітера та його супутників у 2031 році, коли він проведе детальні спостереження за Юпітером та його трьома великими океанськими супутниками — Ганімедом, Каллісто та Європою. Результати команди опубліковані в журналі Nature Astronomy.