Астрономов по-прежнему поражает атмосфера самой большой планеты в Солнечной системе. На северном и южном полюсах Юпитера, под полярными сияниями, находятся гигантские темные пятна, видимые только в ультрафиолетовом свете. Анализ этих овальных образований, сопоставимых по размеру с Землей, позволяет понять сложные взаимодействия в магнитосфере и атмосфере планеты и может способствовать разработке более совершенных моделей атмосфер газовых гигантов.
Наиболее известным атмосферным образованием на пятой планете от Солнца является Большое красное пятно, которое характеризуется постоянной зоной высокого давления и демонстрирует периодические изменения в своих габаритах. Ранее Naked Science рассказывал о том, что форма и размер этого атмосферного вихря меняются в соответствии с 90-дневным циклом. Однако причины, по которым это происходит, неизвестны.
Юпитер также демонстрирует полярные сияния, поскольку ионизированный газ (включающий ионизированный водород, а также ионы серы и кислорода, выбрасываемые спутником Ио) излучает фиолетовый и (редко) синий свет. Эти весьма заметные проявления возникают в атмосфере газового гиганта главным образом благодаря исключительно мощному магнитному полю планеты, которое в 10-14 раз превышает магнитное поле Земли).
Анализ данных, собранных космическим телескопом «Хаббл» в период с 1994 по 2022 год, позволил исследователям из Калифорнийского университета (США) выявить странные овальные образования вблизи северного и южного полюсов Юпитера. Эти пятна, заметные лишь в ультрафиолетовом спектре, формируются преимущественно в южном полушарии – их появление зафиксировано в 75 процентах случаев. На северном полюсе подобные явления наблюдаются значительно реже, и их удалось зарегистрировать лишь в одном из восьми проведенных наблюдений.
По мнению авторов исследования, представленной в журнале Nature Astronomy, полученные данные свидетельствуют о том, что южный полюс газового гиганта испытывает более интенсивное воздействие процессов, вызывающих появление пятен. По словам ведущего автора исследования, Трой Тсубота, эти образования возникают преимущественно в областях, расположенных под яркими полярными сияниями Юпитера, и поглощают больше ультрафиолетового излучения, чем окружающие слои атмосферы. Именно поэтому они выглядят темнее на снимках.
Ученые высказали предположение, что эти необычные образования появляются в результате взаимодействия магнитного поля планеты и ее атмосферы. Считается, что в основе этого явления лежит мощный антициклонический вихрь, возникающий благодаря взаимодействию ионосферы Юпитера и плазменного тора, формируемого Ио. Этот вулканически активный спутник ежесекундно выбрасывает в космос 1000 килограммов ионизированного газа, который впоследствии создает тор, опоясывающий газового гиганта вдоль его орбиты.
«Этот вихрь имеет сходство с торнадо, простирающимся до нижних слоев атмосферы и вызывающим смешение стратосферных газов. Данные процессы приводят к образованию плотных областей дымки, что способно увеличивать концентрацию аэрозолей в 50 раз относительно нормального уровня», — объяснил соавтор исследования астроном Майкл Вонг (Michael Wong).
Исследования продемонстрировали, что воздействие магнитосферы на атмосферу Юпитера оказывается более значительным, чем предполагалось ранее. Взаимодействие магнитных полей и потоков плазмы обуславливает возникновение динамических процессов, приводящих к формированию вихрей. Астрономические наблюдения выявляют особенно выраженные явления, если сравнивать их с условиями, существующими на Земле, где подобные магнитные взаимодействия затрагивают главным образом верхние слои атмосферы, вызывая полярные сияния.
По мнению астрономов, исследование взаимосвязей между слоями атмосферы критически важно для понимания процессов, происходящих в атмосферах планет, включая Юпитер, Землю и экзопланеты. Продолжение наблюдений за полярными регионами газового гиганта позволит исследователям глубже понять, как формируются темные пятна и какое воздействие они оказывают на атмосферу планеты.
Мероприятие состоялось в рамках инициативы OPAL (Наследие атмосфер планет внешней Солнечной системы) и потенциально способно привести к разработке более совершенных моделей атмосфер планет, что позволит глубже понять их поведение и изменения, происходящие с ними со временем.