Новые наблюдения разрешили «энергетический кризис» атмосферы Юпитера

От Юпитера до Солнца более чем в пять раз дальше, чем от Земли, и он получает куда меньше солнечного излучения. Расчеты показывают, что температура в верхних слоях атмосферы газового гиганта должна оставаться ниже минус 70 °C. Однако реальные наблюдения показывают нечто совершенно иное, и ученые давно ищут источник энергии, нагревающий атмосферу выше 400 °С.

Основными претендентами на роль такого источника выступают полярные сияния. Их участие в разогреве верхней атмосферы планеты недавно подтвердили наблюдения зондов Juno и Hisaki, а также инструменты наземной обсерватории Keck. Об этом рассказывается в новой статье, опубликованной в журнале Nature.

Магнитное поле планеты отклоняет большую часть прилетающих от Солнца заряженных частиц. Однако некоторые из них попадают в «воронки» на полюсах и устремляются вниз, сталкиваясь с атомами в верхних слоях атмосферы. Возбужденные атомы снова теряют энергию, излучая и создавая всполохи полярных сияний. Благодаря сильному магнитному полю Юпитера, а также влиянию его спутников полярные сияния не стихают практически никогда и считаются самыми мощными в Солнечной системе.

Однако моделирование демонстрирует, что разогретые ими газы, устремляясь с полюсов в сторону экватора, должны сдерживаться ветрами, направленными вдоль параллелей планеты, возникающими из-за ее быстрого вращения. В результате горячие газы оказываются заперты в районе полюсов и не могут так заметно нагревать остальную атмосферу. Но вот новые наблюдения показали, что западный ветер далеко не так силен в сравнении с интенсивными экваториальными потоками.

С помощью ИК-спектрометра телескопа Keck II астрономы проследили за переносом тепла из полюсов к самому экватору. Прежде заметить этого не удавалось из-за низкого разрешения. Теперь же оно доведено до двух градусов широты и высоты. Эти снимки показали, что температура у полюсов Юпитера далеко не так велика, какой была бы, если горячий воздух был заперт в этих районах. При движении к экватору температура снижается довольно плавно.

Наблюдения Keck II поддержал японский зонд Hisaki. Находясь на околоземной орбите, он проследил за магнитосферой Юпитера в те же периоды времени, в которые наземный телескоп фиксировал потоки тепла. Тогда же работавший возле Юпитера зонд Juno снимал сияния вблизи, собрав дополнительные данные об их динамике. Все это позволило составить детальную картину нагревания атмосферы газового гиганта и подтвердить гипотезу об участии в этом полярных сияний.