Атмосфера найбільшої планети Сонячної системи продовжує дивувати астрономів: на північному та південному полюсах Юпітера, під яскравими зонами його полярних сяйв, розташувалися величезні темні плями, які можна побачити лише в ультрафіолетовому діапазоні. Вивчення цих овальних структур розміром із Землю розкриває складні процеси в магнітосфері та атмосфері планети та може призвести до створення більш точних моделей атмосфер газових гігантів.
Найвідоміше атмосферне явище п’ятої за віддаленістю від Сонця планети — Велика червона пляма — постійна зона високого тиску і регулярно змінюється в розмірах. Форма та розмір цього атмосферного вихору змінюються відповідно до 90-денного циклу. Однак причини, через які це відбувається, невідомі.
Ще Юпітер може похвалитися полярними сяйвами: іонізований газ (іонізований водень, а також іони сірки та кисню, що викидаються супутником Іо) випромінює фіолетовий і (рідше) синій колір. Ці надзвичайно яскраві явища виникають в атмосфері газового гіганта в основному через надзвичайно сильне магнітне поле планети (в 10-14 разів більше магнітного поля Землі).
Тепер, аналізуючи дані, отримані за допомогою космічного телескопа «Хаббл» за період з 1994 до 2022 року, дослідницька група з Каліфорнійського університету (США) виявила незвичайні овальні структури на північному та південному полюсах Юпітера. Плями, видимі лише в ультрафіолетовому діапазоні, як виявилося, з’являються у 75 відсотках випадків на південному полюсі, але вкрай рідко виникають на північному — зафіксувати їх вдалося лише в одному із восьми спостережень.
Відкриття, на думку авторів наукової роботи, представленої в журналі Nature Astronomy, вказує на те, що південний полюс газового гіганта більше схильний до процесів, які призводять до утворення плям. Останні, як зазначив провідний автор дослідження Трой Тсубота (Troy Tsubota), з’являються майже завжди під яскравими зонами полярних сяйв Юпітера і поглинають більше ультрафіолетового випромінювання, ніж атмосфера. Ось чому на зображеннях вони виглядають темнішими.
Команда вчених припустила, що ці загадкові структури виникають у результаті взаємодії магнітного поля планети та її атмосфери — в основі явища, ймовірно, лежить потужний антициклонний вихор, сформований взаємодією іоносфери Юпітера та плазмового тору, створюваного Іо. Нагадаємо, цей вулканічно активний супутник кожну секунду викидає в космічний простір 1000 кілограмів іонізованого газу, який згодом утворює тор, що оточує газовий гігант уздовж орбіти місяця.
«Цей вихор нагадує торнадо, що досягає нижніх шарів атмосфери та перемішує стратосферні гази. В результаті цих процесів виникають густі області серпанку, що може призводити до підвищення концентрації аерозолів у 50 разів у порівнянні зі звичайним рівнем», – пояснив співавтор дослідження астроном Майкл Вонг (Michael Wong).
Результати показали, що процеси в магнітосфері Юпітера впливають на його атмосферу сильніше, ніж вважалося раніше: взаємодія магнітних полів та плазмових потоків призводить до виникнення динамічних процесів, що формують вихори. Особливо контрастно спостерігаються астрономами явища у порівнянні з умовами Землі — нашій планеті такі магнітні процеси зачіпають переважно верхні шари атмосфери, викликаючи полярні сяйва.
Астрономи відзначили, що вивчення зв’язків між різними шарами атмосфери має важливе значення для розуміння динаміки атмосфер будь-яких планет, чи то Юпітер, Земля, чи світи за межами Сонячної системи (екзопланети). Подальші спостереження за полярними областями газового гіганта допоможуть вченим більше дізнатися про механізми утворення темних плям та їх вплив на атмосферу планети.
Відкриття відбувалося в рамках програми OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy) і в майбутньому може призвести до створення більш точних моделей атмосфер планет, дозволяючи краще зрозуміти їхню динаміку та еволюцію з часом.