Górna atmosfera nad słynną czerwoną plamą Jowisza - gigantyczną burzą trwającą od wieków - jest znacznie cieplejsza niż gdziekolwiek indziej na tym gazowym olbrzymie. Nowe badanie, opublikowane w czasopiśmie Nature, prowadzi naukowców do spekulacji, że ruchy gigantycznej burzy, która szaleje w dolnej atmosferze planety, są odpowiedzialne za wyższą temperaturę w górnej atmosferze Jowisza. Innymi słowy, oznacza to, że dwie warstwy atmosfery planety są ze sobą połączone i mogą na siebie wpływać.
Wielka czerwona plama, jak się ją nazywa, jest jedną z najbardziej rozpoznawalnych cech Jowisza. Jak zauważyła agencja lotnicza NASA, ten gigantyczny huragan obejmuje obszar kilku tysięcy kilometrów nad powierzchnią planety i może pochwalić się wiatrem wiejącym z prędkością do 650 kilometrów na godzinę. Wielką czerwoną plamę obserwowano od końca XIX wieku. Astronomowie przez cały ten czas próbują zrozumieć, jak powstała ta burza i jaka atmosfera wokół niej jest.
W naszych czasach naukowcy, korzystając z danych uzyskanych za pomocą NASA Infrared Telescope Facility na Hawajach, odkryli, że atmosfera tego regionu jest o około 1600 stopni Kelvina (lub około 1300 stopni Celsjusza) wyższa niż średnia temperatura górnej atmosfery w pozostałej części. powierzchni Jowisza, która ma około 626 stopni Celsjusza. Wyjaśnia to fakt, że turbulentne prądy tej gigantycznej burzy wytwarzają fale akustyczne kierowane z planety, które następnie wstrząsają (a tym samym podgrzewają) atomy w górnych warstwach atmosfery, powodując tak znaczące różnice temperatur.
To odkrycie sugeruje, że dolna warstwa i górna warstwa atmosfery Jowisza są ze sobą połączone i mogą wzajemnie na siebie wpływać. Fakt ten jest dość zaskakujący, jeśli weźmie się pod uwagę, że górna warstwa atmosfery planety jest o około 800 kilometrów szersza niż dolna warstwa.
„Nie sądziliśmy, że te dwa regiony mogą być ze sobą połączone w jakikolwiek specjalny sposób, ale okazuje się, że tak nie jest” - mówi główny badacz James O'Donoghue, badacz planet na Uniwersytecie Bostońskim.
Związek ten może również pomóc wyjaśnić tajemnicę planetarnego „kryzysu energetycznego”, który nęka planetologów od wielu lat. Polega ona na tym, że górne warstwy atmosfery Jowisza, a także wszystkich gazowych gigantów naszego Układu Słonecznego, są znacznie cieplejsze niż powinny. Modele komputerowe pokazują, że biorąc pod uwagę odległość planety od Słońca, temperatura górnej atmosfery Jowisza powinna w rzeczywistości wynosić około 300 stopni Kelvina (27 stopni Celsjusza). Jednak bezpośrednie obserwacje pokazują, że jego górna atmosfera jest znacznie gorętsza niż ten wskaźnik. Naukowcy nie byli do końca pewni, jak wyjaśnić tę rozbieżność temperatur, ale nowe badanie skłoniło ekspertów do wniosku, że nadmierne ciepło pochodzi z prądów w niższych warstwach atmosfery.
Wcześniej sądzono, że zorze polarne na biegunach Jowisza mogą rozprzestrzeniać się głębiej w atmosferę i tym samym ogrzewać jej resztę. Jednak, jak zauważa O'Donoghue, modele komputerowe wykazały, że jest to mało prawdopodobne. Ze względu na superszybkie wiatry przemieszczające się ze wschodu na zachód wzdłuż równika Jowisza zorze polarne najczęściej pozostają wyłącznie na biegunach planety. Zaproponowano inne wyjaśnienie związane z cechami akustycznymi burz. Jednak nie znaleziono bezpośrednich dowodów na to. Nowe badanie temperatur nad Wielką Czerwoną Plamą Jowisza dało naukowcom wskazówkę, jak ten proces faktycznie zachodzi.
Ilustracja pokazująca, jak Wielka Czerwona Plama wysyła fale do górnych warstw atmosfery planety
Film promocyjny:
„Dobrą analogią jest sposób, w jaki mieszamy łyżeczkę kawy w filiżance” - mówi O'Donoghue.
„Jeśli obrócisz łyżkę zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a następnie gwałtownie obrócisz ją w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, na powierzchni kawy utworzy się wiele fal i rozprysków. Mieszając w ten sposób kawę, faktycznie ją podgrzewasz. Ponadto w ramach tego mieszania generowane są fale dźwiękowe.
Mniej więcej to samo dzieje się z Wielką Czerwoną Plamą. Gdy burza obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, uderza w prądy niższej atmosfery, które poruszają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, tworząc kolosalne turbulencje. Powoduje to również, że fale akustyczne wznoszą się pionowo w górę. Fale zaczynają wstrząsać atomami w górnych warstwach atmosfery i je podgrzewać.
Podobne procesy zachodzą na Ziemi. Na przykład, kiedy prądy powietrza przemieszczają się nad Andami, powietrze zderza się z górami i powstają fale akustyczne, które wznoszą się w górne warstwy atmosfery, lekko ją ogrzewając. Należy zauważyć, że nawet w przypadku huraganów i tsunami, które występują na Ziemi, atmosfera również staje się nieco cieplejsza.
Naukowcy mają teraz bardzo przekonujące dowody na to, co faktycznie dzieje się z Wielką Czerwoną Plamą Jowisza. Ich zdaniem te same procesy mogą zachodzić na innych obszarach powierzchni tej planety. W przyszłości naukowcy planują rozpocząć obserwację mniejszych burz gazowego giganta, a następnie stworzyć dość dokładną mapę temperatury jego górnej atmosfery.
Należy również przypomnieć, że niedawno na orbitę Jowisza weszła sonda kosmiczna „Juno”, która również będzie badała ten gigantyczny świat i będzie w stanie dostarczyć najdokładniejsze dane na temat tej planety. Naukowcy są przekonani, że sonda z dużym prawdopodobieństwem wykryje podobne procesy ogrzewania atmosfery podczas mniejszych huraganów. Dodatkowo urządzenie dzięki potężnemu sprzętowi obserwacyjnemu pozwoli zajrzeć jeszcze głębiej do wnętrza Wielkiej Czerwonej Plamy.
„Recenzowany dzisiaj artykuł sugeruje, że Wielka Czerwona Plama jest odpowiedzialna za znaczne nagrzewanie się atmosfery nad nią” - mówi Mike Janssen, członek misji Juno w Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA.
„Nasz aparat pomoże wyjaśnić, co jest odpowiedzialne za samą Wielką Czerwoną Plamę”.
NIKOLAY KHIZHNYAK