Ветер со скоростью 900 миль в час бушует над гигантским газовым шаром.
Это изображение турбулентной атмосферы Юпитера, сделанное космическим кораблем НАСА «Юнона», включает в себя несколько южных струйных течений планеты. НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/SwRI/MSSS
Международная группа астрономов только что впервые измерила бушующие стратосферные ветры Юпитера, и они использовали для этого 27-летнюю комету.
Ученые уже измерили скорость ветра в нижней части тропосферы Юпитера, где лежат знаковые полосы планеты, и в верхней части его ионосферы. Но это новое исследование было первым, в котором были проведены измерения скорости ветра в стратосфере Юпитера с использованием невероятно чувствительной большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Atacama (ALMA). Они измерили скорость ветра у экватора и у полюсов.
Некоторые результаты не были слишком удивительными - они обнаружили, что скорости на экваторе примерно соответствовали предсказаниям моделей. «Но совершенно неожиданным было то, что мы увидели вблизи полюсов», - говорит автор исследования Тибо Кавалье, планетолог из Лаборатории астрофизики Бордо, руководивший экспериментом. Команда обнаружила, что скорость ветра от 300 до 400 метров в секунду (примерно от 700 до 900 миль в час) дует через полюса в неожиданных направлениях.
«Это действительно трудное наблюдение», - говорит Имке де Патер, планетолог из Беркли, которая ранее использовала ALMA, но не участвовала в этом исследовании. Она добавляет: «Это действительно отличная статья, они действительно очень хорошо показывают эти профили ветра в верхних слоях атмосферы».
Ветры Юпитера почти исключительно дуют на восток или на запад, как мы видим в фирменных красных и белых горизонтальных полосах планеты. Это правило справедливо для тропосферы, за исключением вихрей, подобных красному глазу Юпитера, где ветры кружат, как ураган. Однако в стратосферном слое выше ветры вместо этого, похоже, следуют форме полярных сияний Юпитера, которые, как и северное сияние Земли, возникают из-за того, что ее магнитное поле направляет солнечные ветры к полюсам. Эти кольца полярного сияния не идеально выровнены с полюсами, поэтому поток ветра не совпадает с аккуратными полосами тропосферы.
Необычные полярные ветры, движущиеся на север и юг вместо того, чтобы оставаться на востоке и западе, «действительно ошеломляют», - говорит Гленн Ортон, старший научный сотрудник и астроном-наблюдатель Лаборатории реактивного движения НАСА, который не участвовал в исследовании. исследование.
На протяжении десятилетий самый простой способ определить скорость планетарного ветра заключался в том, чтобы просто сделать снимок планеты, а через некоторое время еще один и посмотреть, как далеко сдвинулись облака между двумя кадрами, говорит Кавалье. Но на больших высотах это не работает, потому что ветра не видно. Нет облаков для отслеживания.
Но с тех пор, как комета Шумейкера-Леви 9 столкнулась с Юпитером в 1994 году, исследователи следили за двумя соединениями, доставленными туда объектом: цианистым водородом и угарным газом. Оба химических вещества долгоживущие и все еще плавают в атмосфере Юпитера. Команде удалось проследить уникальные спектральные отпечатки цианистого водорода и окиси углерода. Поскольку они могли отслеживать ветры, используя движение облаков, возможно, они могли бы использовать эти молекулы, чтобы сделать то же самое.
Для этого команда сначала определила оба типа молекул, обнаружив их частоты. Затем они использовали то, что называется эффектом Доплера, что означает, что эти частоты меняются в зависимости от того, движутся ли молекулы к нам или от нас. Так что на Юпитере, когда молекулы летели в сторону телескопа, они производили спектральные сигналы, слегка отличающиеся от тех, которые удалялись. Измерив разницу - насколько сильно сдвинулись частоты - команда смогла измерить скорость, с которой движутся молекулы (и ветер).
В будущем, говорит Кавалье, космические телескопы смогут больше узнать о воде, образовавшейся в результате удара кометы, потому что вода - такая редкая молекула на Юпитере. По его словам, исследование также является ступенькой для миссии Европейского космического агентства Jupiter ICy moons Explorer (JUICE), запуск которой планируется в следующем году. Этот корабль внимательно изучит Юпитер и три его спутника и станет первым, кто выйдет на орбиту Ганимеда - самого большого спутника в Солнечной системе.
Кавалье было 12 лет, когда комета Шумейкера-Леви 9 столкнулась с Юпитером - слишком рано для участия в этом наблюдении. Но он говорит, что это событие подтолкнуло его к карьере планетолога.
Спустя годы комета все еще оставляет свой след.