Space

Атмосфера Юпітера сильно здивувала вчених

Місія NASA Juno ( «Юнона») вже перевершила всіможливі очікування. Коли вона прибула на Юпітер в минулому липні після п'ятирічного подорожі, цей зонд став самим далеким від Землі об'єктом, що працюють на сонячних батареях, і також летів швидше, ніж будь-який інший об'єкт, створений людьми. Траєкторія польоту зонда проходить ближче до грозовому газовому гігантові, ніж будь-які апарати, які бували там раніше. І це перший космічний апарат, який пройде повз таємничих полюсів Юпітера і з'ясує, всупереч більшості припущень, що вони сині і не мають характерних для планети смуг.

У минулому серпні «Юнона» пролетіла над Юпітеромі зібрала дані, які вчені розшифровували з тих пір. Сьогодні було опубліковано дві роботи на тему юпитерианских сяйв, атмосфери, магнітних і гравітаційних полів. Атмосферна динаміка Юпітера не тільки менше, ніж вважали, нагадує земну - вона набагато складніше і мінливий. Щоб повністю зрозуміти Юпітер, одного зонда може бути вкрай недостатньо. На щастя, «Юнона» добре справляється зі своєю роботою.

Почати варто з верхніх шарів атмосфери і полярнихсяйв Юпітера. Вчені вже знали, що полярні сяйва Юпітера роблять звичне нам північне сяйво тьмяним мерехтінням: вони в сотні разів більш енергійні і охоплюють велику площу, ніж вся планета Земля. «Юнона» використовує кілька інструментів для вивчення енергетичних частинок цих сяйв і фізики, яка управляє їх динамікою. І якщо дані від першого зближення дозволяють зробити певні висновки, сяйва Юпітера сильно відрізняються від земних.

«Дуже хочеться інтерпретувати побачене наіншій планеті, грунтуючись на Землі », говорить Джек Коннерні, астрофізик Центру космічних польотів ім. Годдарда при NASA. «До останнього тижня в наших моделях сяйв Юпітера електрони йшли в неправильному напрямку».

На Землі електрони магнітного поля планетипорушуються сонячним вітром, а потім направляються до полюсів, де влітають в інші атоми і молекули, випускаючи при цьому характерне світіння. На Юпітері, як виявили інструменти «Юнони», електрони в дійсності збуджуються, йдучи з полярних областей.

Додатково до цього все вказує на те, що планетологи в цілому неправильно оцінювали атмосферну динаміку Юпітера.

«Вчені вважали, що основним джерелом енергіїв атмосфері буде сонце », говорить Скотт Болтон, головний дослідник« Юнони »і провідний автор іншої роботи. «Тому вони припустили, що як тільки ми спускаємося нижче сонячного світла, частинки будуть простими і добре помітні».

Але все виявилося не так: частинки атмосфери Юпітера так само різноманітні і розлініяний, як і знаменита смугаста зовнішність планети. Особливо цікавий екваторіальний пояс аміаку, який простягається на сотні кілометрів вниз до ядра планети - наскільки міг побачити інструмент «Юнони». Виходячи з найактуальніших моделей атмосфери Юпітера, так бути взагалі не повинно.

Особливо великою активністю відзначилися глибокі шари атмосфери Юпітера: магнітні і гравітаційні поля, які зонд планує нанести на карту.

«Якби Юпітер був просто великим і обертовимгазовим кулею, в його гравітаційному полі не повинно бути ніяких дивних гармонік », говорить Коннерні. Але гравітація Юпітера неоднорідна, що може свідчити про глибоку конвекції - перепади глибоко в Юпітері можуть призводити до гравітаційних флуктуацій так само, як перепади в атмосферному тиску змінюють погоду на Землі. Магнітне поле Юпітера також виявилося більш мінливим географічно, ніж очікували вчені.

Команда «Юнони» до сих пір не розуміє, чомуатмосфера Юпітера настільки неорганізована, хоча Коннерні наважується припустити, що все флуктуації можуть бути пов'язані з глибокою конвекцією, вираженої в гравітаційному полі, яка також призводить до нерівномірності магнітного поля. «Озираючись назад, ми задаємося питанням, чому думали, що все буде просто і нудно», говорить Болтон.

Детальний розуміння атмосфери Юпітера можедопомогти вченим зрозуміти деякі з найбільш дивних рис Землі. Болтон порівнює екваторіальний аміак Юпітера з тропічної зоною навколо власного екватора Землі. «Концепція, яку ми маємо на Землі, полягає в тому, що смуга розвивається, тому що у повітря є океан, від якого можна відскакувати», говорить Болтон. «Але у Юпітера немає, так чому там все виглядає так само? Можливо, ми не розуміємо чогось фундаментального в атмосфері. Можливо, наші припущення про Землю були помилкові ».

Ту ж передачу інформації можна застосувати домагнітного поля Землі, яке складно вивчати, тому що воно генерується глибоко під земною корою і частково закрито випадковими відкладеннями заліза. У Юпітера немає кори і ніяких додаткових магнітів для збору даних. Ми вперше маємо можливість поглянути на справжнє магнітне динамо. Може бути, нам слід було почати з Юпітера.

Всі ці відкриття кидають виклик нашому розуміннюкосмосу - і не тільки через результати. Зазвичай вчені спочатку відправляють зонд на планету і слідом за ним - орбітальний апарат, обладнаний усіма примочками для даних, які буде збирати зонд. Наше уявлення про те, як влаштовані Юпітер і планети-гіганти, яке з'явилося за останні кілька десятиліть, було надто простим.

І значить, нам потрібно більше місій в стилі «Юнони» - з великою кількістю орбіт, які дозволять скласти повну карту планети. Пощастило, що цей зонд впорався зі своїм завданням. Чи то ще буде.