Целая серия научных публикаций, посвященных разным аспектам атмосферы Юпитера, вышла одновременно на основании данных, собранных миссией Juno, которая работает на орбите планеты-гиганта с 2016 года. С тех пор аппарат совершил 37 сближений с Юпитером и собрал достаточно много данных для подробных исследований и открытий.
Микроволновый радиометр Juno (MWR) позволил ученым заглянуть под облака Юпитера и изучить структуру его многочисленных вихревых бурт. Самой известной из них является Большое красное пятно – это гигантский антициклон размером больше Земли, который, вероятно, существует на Юпитере сотни лет. Новые данные показывают, что циклоны более теплые в верхних слоях и менее плотные, но они холоднее внизу и плотнее, тогда как у антициклонов все наоборот: они холоднее в верхних слоях и теплее внизу.
Также выяснилось, что эти вихри намного глубже, чем ожидалось. В среднем они простираются на глубину до 100 километров ниже вершин облаков, а некоторые оказываются глубже 350 километров. Среди них, кстати, Большое красное пятно. Его глубина вовсе достигает 500 километров.
Причем из-за его размеров и различий в атмосферных особенностях на фоне окружающей газовой массы ученые предположили, что над ним может быть небольшое гравитационное отклонение, которое попытались измерить, используя данные по двум пролетам Juno прямо над Большим красным пятном. Когда аппарат двигался над ним со скоростью около 209 000 км/ч, ученые смогли измерить отклонения в скорости в масштабах 0,01 мм/сек с помощью антенн дальней космической связи NASA Deep Space Network. Это позволило команде измерить воздушную массу в вихре и ограничить глубину его как раз до 500 километров.
Помимо циклонов и антициклонов Юпитер известен своими атмосферными полосами, окутывающими всю планету. Ветры в соседних поясах двигаются в противоположном направлении. Было определено, что атмосферные течения в поясах простираются на глубину до 3200 километров. Происхождение таких течений пока остается загадкой, однако, отслеживая движение газообразного аммиака, ученые обнаружили его циркуляцию, которая очень напоминает по своему виду движение воздуха на Земле в ячейках Феррела, которые определяют циркуляцию в средних широтах на нашей планете. Но если на Земле одна такая ячейка на полушарие, то на Юпитере таких ячеек восемь, и каждая как минимум в 30 раз больше земных.
Также удалось определить, что на глубине около 65 километров под водяными облаками Юпитера меняются условия в атмосферных поясах планеты. На небольшой глубине пояса Юпитера ярче излучают в микроволновом диапазоне, чем соседние регионы, а после этой границы все наоборот, что ученые сравнили с тем, как в земных океанах температура воды резко с небольшой глубиной становится холоднее.
Также в исследованиях были затронуты полярные вихри. Зонд Juno ранее обнаружил гигантские циклонические штормы вокруг обоих полюсов Юпитера – восемь восьмиугольных на севере и пять пятиугольных на юге. С помощью инструмента Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) за несколько лет наблюдений удалось выяснить, что эти вихри чрезвычайно устойчивы и почти не меняются. Они находятся в состоянии равновесия, не позволяя друг другу сдвинуться. Они стремятся к полюсу, но находящийся там центральный вихрь не позволяет завершить это движение. Этот баланс определяет положение, число и размер вихрей.
