25 декабря 2023 года космический телескоп James Webb (JWST) зафиксировал невероятное зрелище — динамичные полярные сияния на Юпитере. Эти наблюдения, опубликованные 12 мая в журнале Nature Communications, поставили перед астрономами новые вопросы. Оказалось, что процессы в атмосфере газового гиганта протекают гораздо быстрее, чем предполагалось, а некоторые явления и вовсе противоречат известным законам физики.
"Это был настоящий рождественский подарок — я был потрясен! Мы ожидали, что сияния будут меняться медленно, возможно, в течение 15 минут. Но вместо этого увидели, как вся область мерцает и вспыхивает, иногда меняясь буквально за секунды."
Так описал свои впечатления Джонатан Николс, соавтор исследования из Университета Лестера.
Как возникают юпитерианские сияния?
Полярные сияния на Земле и Юпитере формируются по схожему принципу: заряженные частицы (в основном от Солнца) сталкиваются с атмосферными газами, заставляя их светиться. Однако масштабы явления несопоставимы:
- Юпитер обладает магнитным полем в 20 000 раз сильнее земного.
- Его вулканический спутник Ио выбрасывает дополнительные заряженные частицы.
- Яркость юпитерианских сияний превышает земные в сотни раз.
В новом исследовании ученые сосредоточились на инфракрасном излучении молекулы H3+ (триводородный катион), которая образуется в верхних слоях атмосферы под воздействием электронов. Ранее наземные телескопы не могли точно измерить время ее жизни, но JWST с его Near Infrared Camera (NIRCam) показал, что молекула существует около 2,5 минут перед распадом. Это ключевой параметр для понимания теплового баланса планеты.
Несоответствие данных: загадка для науки
Совместные наблюдения JWST и Hubble Space Telescope принесли неожиданные результаты. Если JWST фиксировал инфракрасное излучение, то Hubble — ультрафиолетовое. Однако самые яркие вспышки в ИК-диапазоне не имели аналогов в УФ-излучении.
"Это нас озадачило. Чтобы объяснить такую комбинацию яркости, требуется наличие огромного количества частиц с крайне низкой энергией, что раньше считалось невозможным. Мы пока не понимаем, как это работает."
Что дальше?
Ученые планируют продолжить исследования с помощью:
- Дополнительных данных JWST.
- Зонда Juno, который с 2016 года изучает Юпитер с орбиты.
- Новых моделей, объясняющих аномальное поведение частиц.
Открытие ставит под сомнение существующие теории о динамике атмосферы газовых гигантов и может привести к пересмотру механизмов энергетического обмена в космической плазме.