NASA презентовала результаты сразу нескольких исследований на основе данных зонда Juno («Юнона»), работающего на полярной орбите Юпитера с 2016 г. Основной рабочий инструмент — микроволновый радиометр (MWR), позволивший заглянуть в атмосферу планеты на глубину до 550 км. Впервые исследована глубинная структура атмосферных явлений (разноцветные «полосы» и «зоны»). Выяснилось, что их характеристики меняются на противоположные в переходном слое, который учёные назвали Jovicline. Ниже мы подробнее раскроем результаты исследования NASA.
Свежие результаты исследований атмосферных штормов на Юпитере показывают, что циклоны (циркуляция против часовой стрелки) сверху теплее и менее плотные, чем в нижних слоях. В то время как антициклоны, напротив, холоднее сверху и теплее внизу. Как оказалось, атмосферные вихри намного более глубокие, чем предполагалось ранее — до 100 км, а Большое Красное Пятно простирается на 500 км от поверхности планеты. Это открытие демонстрирует, что атмосферные вихри уходят глубже слоев атмосферы, согреваемых солнечным светом, в которых конденсируется вода и образуются облака.
Юпитер также знаменит своими разноцветными атмосферными полосами. Они образуются из-за сильнейших атмосферных потоков, дующих по их границам в противоположных направлениях (скорость до 360 км/ч) и достигающих глубины до 3200 км. Новые данные с Junoсвидетельствуют, что образование полос может быть связано с вертикальной циркуляцией аммиака в атмосфере Юпитера. Собственно, разница в окраске объясняется этим же: тёмно-красные полосы (их называют «поясами») соответствуют областям восходящих потоков; светлые полосы («зоны») — областям нисходящих потоков. В атмосфере Земли происходят аналогичные циркуляционные процессы в так называемых «ячейках»: полярной, Ферреля и Хэдли. Отличие Юпитера лишь в цветах и размерах: в каждом полушарии ячеек в разы больше, чем на нашей планете, и каждая из них может быть в 30 раз крупнее.
Также учёные впервые выяснили, что «полосы» и «зоны» атмосферы Юпитера ведут себя подобно земным океанам, где есть т.н. «термоклины» или слои с резким перепадом температур. На Юпитере он начинается с глубины, соответствующей давлению примерно в 5 земных атмосфер. Всё, что выше в «полосах», в микроволновом спектре светятся ярче, чем атмосфера в соседних «зонах». А начиная с глубины, соответствующей давлению более 10 земных атмосфер — всё ровно наоборот и ярче становится атмосфера «зон», а «полосы» светлеют. Учёные назвали этот переходный слой по аналогии с Землёй — «йовиклин» (Jovicline, юпитерианский клин).
Причина обмена яркостью между «зонами» и «полосами» в переходном слое может быть связана с изменениями либо температуры, либо содержания аммиака в атмосфере. Но скорее всего, оба этих процесса происходят одновременно, — учёные продолжают исследование. Ещё одно открытие заключается в том, что слой Jovicline практически совпадает со слоем водяных облаков в атмосфере Юпитера, нижняя граница которых лежит на глубине 65 км.
В 2016 г. зонд Juno также обнаружил кластеры циклонных штормов в полярных областях Юпитера: восемь, образующих подобие восьмиугольника на севере и пять, составляющих пятиугольник на юге. Спустя пять лет эти атмосферные явления остаются на тех же местах. Циклоны влияют на движение друг друга, колеблясь вокруг точки равновесия. Подобно ураганам на Земле, эти циклоны стремятся к полюсу, но отталкиваются соседними циклонами. Таким образом, вся полярная система находится в условиях динамического равновесия.
