Розкрито таємницю постійно мінливих смуг Юпітера
Тигри можуть не змінювати свої смуги, але Юпітер точно змінює. Напрочуд акуратні смуги темних і світлих хмар, що чергуються, періодично змінюють свій вигляд, але причина цих циклічних коливань залишається загадкою.
Тепер, після вивчення даних про магнітне поле Юпітера, зібраних зондом Juno, команда вчених з Японії, Іспанії та Великої Британії вважає, що вони зламали їх. Зміни, які спостерігаються в смугах Юпітера, збігаються з магнітними коливаннями всередині газового світу.
«Можливо отримати хвилеподібні рухи в планетарному магнітному полі, які називаються крутильними коливаннями», — пояснює математик Кріс Джонс з університету Лідса у Великій Британії.
«Захоплююче те, що коли ми обчислили періоди цих торсійних коливань, вони відповідали періодам, які ви бачите в інфрачервоному випромінюванні на Юпітері».
Здалеку Юпітер здається безтурботним, як схід сонця з блідими кремами та паленими карамелями. Ці темніші смуги відомі як пояси, блідіші – як зони.
Попри те, що вони здаються тихими, пояси та зони є частиною дикої погодної системи Юпітера. Вони обертаються навколо планети-гіганта в протилежних напрямках – пояси рухаються проти обертання Юпітера, зони рухаються разом з ним – і на різних висотах. Пояси є областями підйому, тому вершини хмар у поясах вищі, ніж вершини хмар у зонах підйому.
В інфрачервоному діапазоні колірна схема змінюється на протилежну. Світлі смуги стають темними, а темні смуги яскраво сяють, що свідчить про те, що пояси мають набагато тонший хмарний покрив, ніж зони.
На Землі є подібні (хоча й менші та слабші) чергування поясів атмосферної циркуляції, що свідчить про певну подібність у тому, як кожен світ створює ці атмосферні особливості.
Проте погода на Юпітері настільки сильно відрізняється від погоди на Землі, що неможливо екстраполювати те, що одна планета робить на іншу. Більше того, хмари Юпітера мають циклічні зміни, пов’язані з варіаціями інфрачервоних даних, які спостерігаються на глибині 50 кілометрів (30 миль) під поверхнею, що збентежило вчених.
“Кожні чотири-п’ять років все змінюється”, – каже Джонс . «Кольори поясів можуть змінюватися, і іноді ви бачите глобальні потрясіння, коли вся погода на деякий час стає божевільною, і залишається загадкою, чому це відбувається».
Юнона вивчає Юпітер з 2016 року і збирає багато даних про різні структури та властивості Юпітера. Одним із них є магнітне поле планети – величезна магнітна структура, створена динамо Юпітера, конвекційною та провідною рідиною, що обертається в надрах планети, яка перетворює кінетичну енергію в магнітну.
Земля також має динамо. Динамо Землі створює магнітні торсійні коливання – тип магнітної «хвилі», яка коливається всередину та назовні – симетрично навколо планетарної осі під впливом швидкого обертання.
Вивчаючи багаторічні дані про магнітне поле, зібрані Юноною, Хорі та її колеги змогли ідентифікувати ознаки подібних коливань Юпітера. І, що дуже захоплююче, це, здавалося, пов’язане зі змінами смуг планети та інфрачервоних варіацій.
«Ми припускаємо, — пишуть вони у своїй статті , — що торсійні коливання викликають зсув, який порушує повільні конвективні потоки в глибоких глибинах, які несуть тепловий потік до видимої тропосфери».
Це може спричинити значне порушення погоди та змінити схеми підйому та опускання в хмарах Юпітера. Команда також відстежила область високої концентрації магнітного поля під назвою Велика синя пляма поблизу екватора. Вони виявили, що він сповільнюється, припускаючи, що починається нове коливання.
Продовження спостережень за планетою, щоб побачити, як зміняться хмари в найближчому майбутньому, могло б допомогти команді перевірити чи вдосконалити свою теорію та зрозуміти, як це відбувається.
«Залишаються невизначеності та питання, зокрема, як саме торсійні коливання викликають спостережувану інфрачервону варіацію, яка, ймовірно, відображає складну динаміку та реакції хмари/аерозолю. Ці питання потребують додаткових досліджень», — каже Хорі .
«Тим не менш, я сподіваюся, що наша стаття також може відкрити вікно для дослідження прихованих глибин Юпітера, так само, як сейсмологія робить для Землі і геліосейсмологія для Сонця».
