Наблюдая Большое Красное пятно Юпитера с помощью наземных телескопов обсерватории Кека и телескопа IRTF обсерватории Мауна-Кеа на Гавайях, группа исследователей из США зарегистрировала в спектре излучения планеты-гиганта линии, говорящие о присутствии в атмосфере Юпитера воды. Анализ спектров и математическое моделирование показали, что кислород на Юпитере содержится в основном в форме воды и монооксида углерода; ученым также удалось оценить количество юпитерианского кислорода — его в газовом гиганте больше, чем в Солнце в два-девять раз.
Определение химического состава юпитерианской атмосферы важно для понимания внутренней структуры планеты: по тому, какие газы составляют облака Юпитера и каково их соотношение, можно оценить их давление, рассчитать плотность более глубоких слоев планеты и узнать, есть ли у Юпитера твердое ядро. До семидесятых годов XX века предполагалось, что самая большая планета Солнечной системы по химическому составу почти идентична Солнцу и состоит в основном из водорода и гелия и не имеет твердого ядра. Однако позднейшие наблюдения пролетавших мимо Юпитера космических аппаратов дали основания предположить, что ядро у Юпитера все-таки есть, и сформировалось оно раньше газообразной оболочки планеты.
Раннее формирование ядра, а также обилие воды на спутниках Юпитера давали основания предположить, что и на самом Юпитере есть вода, однако зонд, спущенный космическим аппаратом «Галилео» в 1995 году в юпитерианские облака, не обнаружил в них воды. Возможно, зонд попал в необычно «сухой» район планеты, считает автор нового исследования Гордон Бьоракер (Gordon Bjoraker) из Центра космических полетов имени Годдарда. «С таким же успехом можно было бы взять пробу в пустыне Мохаве и заключить, что на Земле нет воды», — объясняет ученый.
Наблюдение и анализ атмосферы Юпитера затрудняются тем, что водород и метан, из которых в основном состоит атмосфера планеты, поглощают большую часть излучения планеты, по которому можно судить о наличии других газов. Гордон Бьоракер и его коллеги наблюдали Юпитер в диапазоне 4,6-5,4 мкм — на этих длинах волн поглощением водорода и метана можно пренебречь.
Юпитер — газовый гигант, поверхности и уровня моря у него нет, поэтому высоту (или глубину) планеты описывают через давление атмосферы, в барах. В статье, опубликованной в Astronomical Journal, Гордон Бьоракер (Gordon Bjoraker) и его коллеги описывают химический состав Большого Красного пятна на глубине, где давление составляет от 0,5 до 5 бар. На глубине около 5 бар обнаружилось непрозрачное облако, которое с большой долей вероятности состоит из насыщенного водяного пара. Кроме воды, на этой глубине присутствуют метан и фосфин, однако температура в этой части Юпитера (275-290 К) слишком высока для образования облаков из метана и фосфина и соответствует температуре замерзания воды при давлении 5 бар. Существование водяных облаков на Юпитере согласуется с предыдущими расчетами, которые показывают наличие у планеты ядра, состоящего из горных пород и водяного льда.
Выше водяного облака, на высоте около 570 миллибар, обнаружилось облако аммиака. На глубине, соответствующей давлению больше 1,3 бар, располагается облако гидросульфида аммония; эти результаты группы Бьоракера согласуются со спектрами, полученными станцией «Кассини». Наблюдая Большое Красное пятно, группа Бьоракера получила также спектры пяти изотопов германия, входящих в состав ядовитого газа германа (гидрида германия GeH4).
Данные, полученные группой Бьоракера, еще предстоит подтвердить наблюдениями межпланетной станции «Юнона», которая сейчас находится на орбите Юпитера. Если они подтвердятся, методику, с помощью которой ученые показали наличие воды в юпитерианских облаках, можно будет использовать для изучения состава атмосферы других газовых гигантов, наблюдать которые пока есть возможность только с Земли.
Наука
Ксения Малышева
