Используя космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), астрономы обнаружили ранее невидимые структуры и активность в атмосфере Юпитера над Большим Красным Пятном. Эти странные особенности, по-видимому, вызваны мощными атмосферными гравитационными волнами.
По данным NASA, Большое Красное Пятно — крупнейший шторм в Солнечной системе, вдвое превышающий размер Земли. Считается, что он бушует уже не менее 300 лет. При этом ветры в Большом Красном Пятне бушуют со скоростью от 270 до 425 миль в час (от 430 до 680 километров в час), что в 3,5 раза быстрее, чем торнадо здесь, на Земле.
Тем не менее, несмотря на возраст, размер и мощь этого шторма, учёные на самом деле предполагали, что атмосфера Юпитера над Большим Красным Пятном не является чем-то особенно интересным. Однако новые наблюдения, полученные с помощью инструмента Near InfraRed Spectrograph (NIRSpec) на телескопе «Джеймс Уэбб», который наблюдал за массивным алым штормом в июле 2022 года, показали, что это предположение было совершенно неверным.
«Мы думали, что эта область, возможно наивно, будет действительно скучной, — заявил руководитель команды Хенрик Мелин (Henrik Melin) из Университета Лестера. — На самом же деле, она так же интересна, как и северное сияние, если не больше. Юпитер никогда не перестаёт удивлять.»
Какие секреты скрывает Большое Красное Пятно?
Верхняя атмосфера Юпитера — это точка, где нижняя атмосфера планеты встречается с её магнитным полем. Это приводит к ярким северным и южным сияниям, питаемым бомбардировкой заряженными частицами от Солнца и подпитываемым выбросами вулканического материала, извергаемого с Ио, самого активного вулканического тела в Солнечной системе.
Юпитер может быть одним из самых ярких объектов на ночном небе над Землей, легко видимым в ясную погоду. Тем не менее, помимо своих северного и южного сияний, атмосфера крупнейшей планеты Солнечной системы светится слабо, что затрудняет наблюдение деталей через атмосферу Земли с помощью наземных телескопов.
С позиции JWST, находящегося на расстоянии миллиона миль от Земли, атмосфера нашей планеты не является помехой для этого космического телескопа стоимостью 10 миллиардов долларов. В дополнение к этому, чувствительность JWST в инфракрасном спектре позволяет ему видеть атмосферу газового гиганта во всех деталях, включая область над Большим Красным Пятном.
Чтобы выяснить, действительно ли эта область так скучна, как предполагалось, Мелин и его коллеги направили на неё NIRSpec, главный инструмент JWST. Это привело к обнаружению множества сложных структур в поле зрения телескопа, включая тёмные дуги и яркие пятна.
И хотя падающий солнечный свет отвечает за большую часть света, видимого из атмосферы Юпитера, команда считает, что должен быть ещё один источник света, вызывающий изменения в форме и структуре верхних слоёв атмосферы Юпитера.
«Один из способов изменить эту структуру — гравитационные волны, похожие на волны, разбивающиеся о пляж, создавая рябь на песке, — объяснил Мелин. — Эти волны генерируются глубоко в турбулентных нижних слоях атмосферы, вокруг Большого Красного Пятна, и они могут подниматься на высоту, изменяя структуру и выбросы верхних слоёв атмосферы.»
Эти гравитационные волны сильно отличаются от гравитационных волн, последние из которых представляют собой крошечную рябь в пространстве и времени, предсказанную Альбертом Эйнштейном (Albert Einstein) в его общей теории относительности 1915 года. Гравитационные волны распространяются через атмосферу, в отличие от ткани пространства-времени, как это делают гравитационные волны.
Эти атмосферные гравитационные волны также время от времени наблюдаются на Земле, правда эти земные волны гораздо менее интенсивны и мощны, чем то же явление, происходящее над Юпитером.
Теперь команда надеется продолжить обнаружение этих недавно выявленных особенностей Большого Красного Пятна и сложных волновых структур, лежащих в их основе, с помощью JWST. Будущее исследование может показать, как волны текут через верхнюю атмосферу газового гиганта и как это заставляет наблюдаемые структуры двигаться.
Как ожидается, эти результаты помогут лучше понять распределение энергии на Юпитере и могут поддержать миссию Европейского космического агентства (ESA) «Исследователь ледяных спутников Юпитера» (JUICE).
Миссия JUICE была запущена 14 апреля 2023 года и достигнет Юпитера и его спутников в 2031 году, где будет проводить детальные наблюдения Юпитера и его трёх больших океанических спутников — Ганимеда, Каллисто и Европы.
Результаты команды опубликованы в журнале Nature Astronomy.
