Миссия "Юнона" (Juno), запущенная НАСА в 2011 году и достигшая Юпитера в 2016 году, произвела революцию в нашем понимании этой огромной газовой планеты. Аппарат, вращающийся вокруг Юпитера по сильно эллиптической орбите, позволяет получить беспрецедентные данные о внутреннем строении планеты, её магнитосфере и атмосфере. "Юнона" оснащена набором современных приборов, включая магнитометр, гравиметр, микроволновый радиометр и несколько камер, которые работают вместе, чтобы раскрыть тайны Юпитера.
1. Неожиданная структура атмосферы и глубинное строение:
- Полярные циклоны: Одно из самых поразительных открытий "Юноны" – это существование групп циклонов, плотно упакованных вокруг полюсов Юпитера. На северном полюсе наблюдается восемь циклонов, а на южном – пять. Эти циклоны, каждый из которых имеет размеры, сопоставимые с размерами Земли, остаются стабильными на протяжении всего времени наблюдения "Юноны". Ученые до сих пор пытаются понять, как эти циклоны поддерживают свою структуру и почему они не сливаются друг с другом.
Дифференциальное вращение глубоко в недрах: Измерения гравитационного поля Юпитера, выполненные "Юноной", показали, что зоны и пояса, которые мы видим в атмосфере, простираются вглубь планеты на глубину около 3000 км. Ниже этого слоя атмосфера вращается как единое целое. Этот переход к единому вращению является неожиданным и ставит под сомнение традиционные модели циркуляции атмосферы газовых гигантов.
- Разбавленное ядро: Анализ гравитационных данных также предполагает, что ядро Юпитера не является плотным и компактным, как считалось ранее. Вместо этого, оно, по-видимому, размыто и смешано с вышележащими слоями металлического водорода. Это открытие может указывать на то, что Юпитер столкнулся с другой крупной планетой на ранних этапах своей истории, что привело к разрушению его плотного ядра.
2. Загадочное магнитное поле:
- Сложная структура магнитного поля: Магнитометр "Юноны" обнаружил, что магнитное поле Юпитера гораздо сложнее и неоднороднее, чем предполагалось. В частности, магнитное поле в северном полушарии сильно отличается от магнитного поля в южном полушарии. Существует также область сильной магнитной напряженности вблизи экватора, так называемое "Большое синее пятно".
- Необычный механизм генерации магнитного поля: Традиционно считается, что магнитные поля планет генерируются движением проводящей жидкости (например, металлического водорода) в их недрах. Однако данные "Юноны" показывают, что магнитное поле Юпитера может генерироваться ближе к поверхности, чем считалось ранее. Это может быть связано с движением ионизированных газов в атмосфере планеты.
- Полярные сияния: "Юнона" также изучает полярные сияния Юпитера, которые являются самыми мощными в Солнечной системе. В отличие от земных сияний, которые вызываются солнечным ветром, сияния Юпитера в основном генерируются процессами внутри магнитосферы планеты. "Юнона" обнаружила, что сияния Юпитера связаны с сложной системой токов, протекающих между планетой и её лунами.
3. Открытие новых горизонтов в радиационных поясах:
- Протонные и электронные пояса: "Юнона" детально изучила радиационные пояса Юпитера, состоящие из высокоэнергетических протонов и электронов, захваченных магнитным полем планеты. Эти пояса представляют опасность для космических аппаратов, и "Юнона" была специально разработана для того, чтобы выдерживать воздействие интенсивного излучения.
- Неожиданное распределение частиц: "Юнона" обнаружила, что распределение частиц в радиационных поясах Юпитера гораздо сложнее, чем предполагалось. Например, были обнаружены узкие кольца высокоэнергетических электронов вблизи экватора. Источник этих электронов пока остается загадкой.
- Влияние лун на радиационные пояса: Луны Юпитера, особенно Ио, оказывают существенное влияние на структуру радиационных поясов. Ио, самый вулканически активный объект в Солнечной системе, выбрасывает в пространство огромное количество ионизированных газов, которые захватываются магнитным полем Юпитера и становятся частью радиационных поясов.
4. Водяной состав Юпитера:
- Поиск воды в атмосфере: Одной из главных целей миссии "Юнона" является определение количества воды в атмосфере Юпитера. Вода играет важную роль в формировании планет, и её содержание в атмосфере Юпитера может дать ключ к пониманию истории образования Солнечной системы.
- Первые измерения: Микроволновый радиометр "Юноны" выполнил первые измерения содержания воды в экваториальной области Юпитера. Результаты показывают, что содержание воды в этой области выше, чем предполагалось ранее. Однако, для того чтобы получить более полную картину, необходимо провести измерения в других областях планеты.
Значение открытий "Юноны":
Миссия "Юнона" предоставила бесценные данные, которые радикально изменили наши представления о Юпитере и, в целом, о газовых гигантах. Полученные результаты помогают нам лучше понять процессы, происходящие внутри планет, формирование и эволюцию планетных систем, а также природу магнитных полей и радиационных поясов.
"Юнона" продолжает свою работу на орбите Юпитера, и в будущем нас ждет еще много новых и интересных открытий. Эта миссия является ярким примером того, как научные исследования могут расширить наши знания о Вселенной и вдохновить будущие поколения ученых и инженеров.