Направи дарение на училище!

Космическият телескоп Хъбъл на НАСА и наземната обсерватория Джемини на Хаваите, обединиха усилия с космическия апарат Джуно, за да изследват най-мощните бури в Слънчевата система, бушуващи на повече от 800 милиона километра оттук, на гигантската планета Юпитер.

Екип от учени, ръководен от Майкъл Уонг от Калифорнийския университет в Бъркли, включително Ейми Саймън от Центъра за космически полети на НАСА в Грийнбелт, Мериленд, и Имке де Патер също от Калифорнийския университет, комбинират многовълнови наблюдения от Хъбъл и Джемини, с близки изображения от космическия апарат Джуно, орбитиращ около планетата гигант. По този начин ние придобиваме нови представи за бурното време в този далечен свят.

„Искаме да разберем как функционира атмосферата на Юпитер“, казва Уонг. “Това е мястото, където екипната работа на Джуно, Хъбъл и Джемини влиза в действие.”

Радио-светлинно шоу

Постоянните бури на Юпитер са с колосални размери в сравнение с тези на Земята, като гръмотевиците достигат 65 километра от основата до върха – пет пъти по-високи от типичните гръмотевици на Земята, а светкавиците проблясват до три пъти по-мощно от най-ярките мълнии на Земята.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Подобно на светкавиците тук на Земята, тези на Юпитер действат като радиопредаватели, изпращайки радиовълни, както и видима светлина, когато просветват по небето.

На всеки 53 дни Джуно се спуска ниско над бурята, засичайки радиосигнали, които след това могат да се използват за картографиране на гръмотевици дори от дневната страна на планетата или от дълбоки облаци, през които иначе не се виждат светкавици.

Стиковайки се с всяка податка, Хъбъл и Джемини наблюдават отдалеч и улавят глобални гледки от планетата с висока резолюция, които са ключови за интерпретирането на близките наблюдения на Джуно. „Микровълновият радиометър на Джуно сондира дълбоко в атмосферата на планетата, като открива високочестотни радиовълни, които могат да проникнат през плътните облачни слоеве. Данните от Хъбъл и Джемини могат да ни покажат колко гъсти са облаците и колко дълбоко виждаме през тях – обяснява Саймън.

Чрез картографиране на гръмотевици, открити от Джуно върху оптични изображения, заснети на планетата от Хъбъл, и термични инфрачервени изображения, уловени едновременно и от Джемини, научният екип успя да установи, че светкавиците са свързани с тройна комбинация от облачни структури: дълбоки облаци, съдържащи вода, големи конвективни стълбове, причинени от надигане на влажен въздух и чисти райони, вероятно оформени от понижения в по-сухия въздух извън конвективните стълбове.

Данните от Хъбъл показват височината на гъстите облаци в конвективните стълбове, както и дълбочината на масивните водни облаци. Данните от Джемини пък ясно разкриват разчистването в облаците на високите нива, откъдето е възможно да се надникне надолу към дълбоките водни облаци.

Уонг смята, че мълнията е често срещано явление в определени турбулентни области, което сочи, че в тях настъпва влажна конвекция. „Тези циклонални вихри биха могли да бъдат вътрешни енергийни комини, помагащи за освобождаването на вътрешната енергия чрез конвекция“, казва той. „Това не се случва навсякъде, но нещо в тези циклони изглежда улеснява конвекцията.“

Способността за корелация на мълниите с дълбоки водни облаци също дава на учените още един инструмент за оценка на количеството вода в атмосферата на Юпитер, което може да помогне да разберем как са се образували Юпитер и другите газови и ледени гиганти, а и Слънчевата система като цяло.

Докато много неща бяха събрани за Юпитер от предишни космически мисии, много от детайлите, като например колко вода се съдържа в дълбоките слоеве на атмосферата, как точно топлината извира от вътрешността и какво причинява определени цветове и шарки в облаците, останаха загадка. Сега обаче комбинираният резултат дава представа за динамиката и триизмерната структура на атмосферата.

Наблюденията върху Голямото червено петно

След като Хъбъл и Джемини наблюдават по-често Юпитер по време на мисията Джуно, учените също могат да изучават краткосрочните промени и краткотрайни характеристики като тези в Голямото червено петно.

Снимките от Джуно, както и предишните мисии до Юпитер разкриха тъмни черти в Голямото червено петно, които се появяват, изчезват и променят формата си с течение на времето. От отделните изображения не беше ясно дали те са причинени от някакъв загадъчен материал с тъмен цвят в слоя на високите облаци или вместо това са дупки в този слой и един вид прозорци към по-дълбок, по-тъмен слой отдолу.

Сега, с възможността да сравняваме изображения с видима светлина от Хъбъл и термични инфрачервени изображения от Джемини, заснети в рамките на часове един от друг, е възможно да се отговори на въпроса. Регионите, които са тъмни на видима светлина, са много ярки в инфраред, което показва, че всъщност са дупки в облачния слой. В райони без облаци топлината от вътрешността на Юпитер, която се излъчва под формата на инфрачервена светлина – иначе блокирана от облаци от високите слоеве – е свободна да излезе в космоса и поради това изглежда ярка в изображенията от Джемини.

„Това е нещо като тиква – фенер за Хелоуин”, казва Уонг. „Виждате ярка инфрачервена светлина, идваща от области без облаци, но където има облаци, в инфрачервената област наистина е тъмно.“

Проследяване на времето на планетите гиганти

Редовните изображения на Юпитер от Хъбъл и Джемини, в подкрепа на мисията Джуно, се оказват ценни и в проучвания на много други метеорологични явления, включително промени в моделите на вятъра, характеристиките на атмосферните вълни и циркулацията на различни газове в атмосферата.

Хъбъл и Джемини могат да наблюдават планетата като цяло, като предоставят базови карти в реално време с множество дължини на вълната за справка към измерванията на Джуно по същия начин, по който метеорологичните спътници, наблюдаващи Земята, помагат за предвиждането и проследяването на ураганите.

„Тъй като сега рутинно имаме тези гледки с висока резолюция от няколко различни обсерватории и дължини на вълните, ние научаваме много повече за времето на Юпитер“, обяснява Саймън. „Това е нашия еквивалент на метеорологичен спътник. Най-накрая можем да започнем да разглеждаме метеорологичните цикли.“

Тъй като наблюденията на Хъбъл и Джемини са толкова важни за интерпретирането на данните от Джуно, Уонг и неговите колеги Саймън и де Патер са се погрижили всички обработени данни да бъдат лесно достъпни за други изследователи чрез Микулския архив (MAST) в Научния институт за космически телескопи в Балтимор, Мериленд.

„Важното е, че успяхме да съберем този огромен набор от данни, който поддържа мисията Джуно. Има толкова много приложения от набори данни, каквито въобще не сме очаквали. Това означава, че ще дадем възможност на други хора да се занимават с наука без пречката да се налага сами да измислят как да обработват данните“, допълва Уонг.

Резултатите са публикувани през април 2020 г. в The Astrophysical Journal Supplement Series.

Източник: sciencedaily.com

Превод: Радослав Тодоров

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!