Ученые выяснили, что верхние слои атмосферы Юпитера на сотни градусов теплее, чем ожидалось. После десятков лет поисков ученые, возможно, нашли вероятный источник этого аномального тепла. Новое исследование предполагает, что виной всему являются интенсивные полярные сияния на планете.
Температура верхних слоев атмосферы Юпитера, который находится на орбите на среднем расстоянии 778 миллионов километров от Солнца, должна быть около –73 ° по Цельсию, говорит Джеймс О'Донохью, планетолог из Института космоса и астронавтики JAXA в Сагамихаре. , Япония. Во многом это обуславливается из-за слабого освещения Солнца, которое составляет менее 4 процентов энергии на квадратный метр, попадающей в атмосферу Земли. Вместо этого в районе, расположенном в нескольких сотнях километров над верхушками облаков планеты, средняя температура составляет около 426°C.
Впервые это несоответствие температур ученые заметили более 40 лет назад. С тех пор исследователи пришли к нескольким идеям о том, где может возникать тепловой удар в верхних слоях атмосферы, включая волны давления или гравитационные волны, создаваемые турбулентностью в нижних слоях атмосферы. Но наблюдения О'Донохью и его коллег теперь убедительно свидетельствуют о том, что полярные сияния перекачивают тепло через верхние слои атмосферы планеты.
Исследователи использовали 10-метровый телескоп (Keck II) чтобы наблюдать Юпитер одну ночь в 2016 и 2017. Команда искала инфракрасные излучения, которые выдают присутствие положительно заряженных молекул водорода. Эти молекулы образуются, когда заряженные частицы в солнечном ветре, среди прочих источников, врезаются в атмосферу планеты со скоростью сотен или тысяч километров в секунду, создавая полярные сияния.
Измерение интенсивности инфракрасного излучения этих молекул позволило команде определить, насколько жарко становится высоко над вершинами облаков. В этих полярных регионах температура в верхних слоях атмосферы, вероятно, превысит 725°C. Но в экваториальных широтах тепловая карта команды показала, что температура падает примерно до 325° C. Эта закономерность постепенного понижения температуры в сторону более низких широт подтверждает представление о том, что полярные сияния Юпитера являются источником аномального тепла в верхних слоях атмосферы и что ветры рассеивают это тепло из полярных регионов.
Одна из ночей, когда команда наблюдала за Юпитером, — 25 января 2017 года — была особенно своевременной, так как в то время на Юпитере наблюдалась сильная солнечная вспышка. Помимо интенсивного полярного сияния, данные показали широкую полосу более теплых, нежели обычно, газов в средних широтах, которые исследователи интерпретируют как волну тепла, катящуюся на юг.
“Нам просто повезло, что мы запечатлели это потенциальное событие с потерей тепла”, — говорит О'Донохью.