Ученые выявили странные колебания температуры в облаках Юпитера

Юпитер — пятая планета от Солнца и самая большая в Солнечной системе. Это газовый гигант, масса которого более чем в два с половиной раза превышает массу всех других планет Солнечной системы вместе взятых. Тщательное изучение данных за 40 лет показало, что с Юпитером происходит что-то странное.

Согласно большому количеству информации, собранной как наземными, так и космическими телескопами, температура в верхней тропосфере Юпитера демонстрирует регулярные колебания, которые, по-видимому, не связаны с какими-либо сезонными колебаниями. Это удивительное и интригующее открытие может помочь ученым наконец понять странную погоду газового гиганта.

«Теперь мы решили одну часть головоломки, а именно то, что атмосфера показывает эти естественные циклы», — говорит планетолог Ли Флетчер. «Чтобы понять, что движет этими паттернами и почему они возникают в определенных временных масштабах, нам нужно исследовать как выше, так и ниже облачных слоев».

Никого не должно удивлять, что Юпитер, самая большая планета Солнечной системы, очень отличается от Земли. Там дуют сильнейшие ветры, он покрыт толстыми слоями облаков и испещрен бурными штормами, которые могут достигать размеров, превышающих размеры Земли. Его экстремальная погода настолько чужда нам, что ученые изо всех сил пытались ее понять.

Известно, что Юпитер окружен чередующимися полосами светлых и темных облаков, так называемыми зонами и поясами, которые вращаются вокруг планеты в противоположных направлениях. Также известно из инфракрасных изображений, что более темные пояса теплее, по крайней мере частично, потому что облака тоньше, что позволяет большему количеству тепла выходить из недр планеты.

Другая интересная особенность Юпитера заключается в том, что он не имеет большого наклона. Ось, вокруг которой вращается планета, отклоняется всего на 3 градуса от плоскости ее орбиты вокруг Солнца. На Земле и на других планетах, таких как Марс и Сатурн, сильный осевой наклон (23,4 градуса для Земли) направляет полюса к Солнцу или от него, вызывая отчетливые сезонные колебания температуры.

Ученые никогда не ожидали, что Юпитер будет испытывать значительные циклы изменения температуры, но до сих пор не было доступных долгосрочных наборов данных о тепловом профиле планеты, чтобы проверить, так ли это. До нынешнего момента.

Данные с приборов на борту космических зондов «Вояджер» и «Кассини», а также с Очень большого телескопа, телескопа «Субару» и инфракрасного телескопа IRTF дали команде ученых под руководством планетолога Гленна Ортона из Лаборатории реактивного движения НАСА тепловые данные, накопленные за десятилетия для работы.

К своему удивлению, исследователи обнаружили колебания температуры с периодичностью 4, 7–9 и 10–14 лет, охватывающие разные широтные полосы. Астрономы обнаружили, что они не связаны с сезонными колебаниями температуры.

Однако существует некоторая внутренняя согласованность: по мере повышения температуры на определенных широтах в северном полушарии она понижается на соответствующих широтах в южном полушарии, а именно на 16, 22 и 30 градусов. Как будто Юпитер — это зеркало самого себя, разделенное экватором, поддерживающее тепловой баланс.

«Это было самым удивительным из всего», — говорит Гленн Ортон. «Мы обнаружили связь между тем, как меняются температуры в очень отдаленных широтах. Это похоже на явление, которое мы наблюдаем на Земле, когда погодные и климатические условия в одном регионе могут оказывать заметное влияние на погоду в другом месте, причем модели изменчивости, по-видимому, «телеконнектированы» (имеют дальние корреляционные связи) на огромных расстояниях через атмосферу».

Неясно, что вызывает или связывает эти колебания температуры, но ключ к разгадке можно найти выше в атмосфере Юпитера, в чистом стратосферном слое, который находится над облачной тропосферой.

На экваторе Юпитера колебания температуры в тропосфере соответствуют противоположным изменениям в стратосфере. Это говорит о том, что все, что происходит на больших высотах, влияет на то, что происходит внизу, или наоборот.

И что бы это ни было, новое исследование — очень важная часть головоломки, которая однажды может помочь ученым точно понять и предсказать погоду на Юпитере.

«Измерение этих температурных изменений и периодов во времени — это шаг к тому, чтобы в конечном итоге получить полный прогноз погоды на Юпитере, если мы сможем связать причину и следствие в атмосфере Юпитера», — говорят ученые. «И еще более важный вопрос заключается в том, сможем ли мы когда-нибудь распространить это на другие планеты-гиганты, чтобы увидеть, проявятся ли аналогичные закономерности».

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.