Аппарат НАСА «Юнона» обновляет загадку воды на Юпитере

Миссия НАСА «Юнона» («Juno») представила свои первые научные результаты о количестве воды в атмосфере Юпитера. Результаты, опубликованные недавно в журнале Nature Astronomy, показывают, что на экваторе вода в атмосфере Юпитера составляет около 0,25% - почти в три раза больше, чем у Солнца. Это также первые данные об изобилии воды на газовом гиганте, поскольку миссия Galileo в 1995 году показала, что Юпитер может быть очень сухим по сравнению с Солнцем (сравнение основано не на жидкой воде, а на присутствии ее компонентов, кислорода и водорода).

Точная оценка общего количества воды в атмосфере Юпитера была в списках пожеланий ученых-планетологов на протяжении десятилетий. Ее наличие в газовом гиганте представляет собой критически недостающую часть загадки формирования нашей солнечной системы. Юпитер был, вероятно, первой планетой, которая сформировалась, и она содержит большую часть газа и пыли, которые не были притянуты Солнцем.

Ведущие теории о его образовании опираются на количество воды, которое планета впитала. Обилие воды также имеет важные последствия для метеорологии газового гиганта (то как ветровые потоки текут на Юпитере) и его внутренней структуры. В то время как молнии - явление, обычно вызываемое влагой - обнаруженные на Юпитере Вояджером и другими космическими кораблями, подразумевала присутствие воды, точная оценка количества воды глубоко в атмосфере Юпитера оставалась загадкой.

Прежде чем в декабре 1995 года зонд «Галилео» прекратил передачу данных после 57 минутного спуска на Юпитер, он передал по радио спектрометрические измерения количества воды в атмосфере газового гиганта на глубине около 120 километров, где атмосферное давление достигло примерно 22 бар. Ученые, работающие над этими данными, были встревожены, обнаружив в десять раз меньше воды, чем ожидалось.

Еще более удивительно то, что количество воды увеличивалось по мере спуска аппарата, где согласно теории, атмосфера должна быть хорошо перемешана. В хорошо перемешанной атмосфере содержание воды постоянно по всему региону и, скорее всего, представляет собой средне планетное значение; другими словами, оно, скорее всего, является репрезентативным для всей планеты. В сочетании с инфракрасной картой, полученной в то же время наземным телескопом, результаты показали, что миссия зонда, возможно, просто была неудачной, попав в необычно сухое и теплое метеорологическое пятно на Юпитере.

«Как только мы думаем, что все выяснили, Юпитер напоминает нам, как много нам еще предстоит узнать», - сказал Скотт Болтон, главный исследователь миссии Юнона в Юго-Западном исследовательском институте в Сан-Антонио. «Неожиданное открытие Юноны, что атмосфера не была хорошо перемешана даже под верхушками облаков, - это загадка, которую мы все еще пытаемся разгадать. Никто бы не подумал, что вода может быть настолько изменчива по всей планете».

Измерение воды сверху

Космический корабль на солнечной энергии Юнона запустил в 2011 году. Благодаря опыту с зондом Галилео, миссия стремится получить показания об изобилии воды в больших регионах огромной планеты. Новый прибор для исследования планет в глубоком космосе, микроволновый радиометр Juno (MWR) наблюдает за Юпитером сверху, используя шесть антенн, которые одновременно измеряют температуру воздуха на разных глубинах. Микроволновый радиометр использует тот факт, что вода поглощает определенные длины волн микроволнового излучения, та же самое уловка, используемая микроволновыми печами для быстрого разогрева пищи. Измеренные температуры используются для ограничения количества воды и аммиака в глубокой атмосфере, поскольку обе молекулы поглощают микроволновое излучение.

Научная команда Юноны использовала данные, собранные во время первых восьми научных исследований Юпитера, чтобы получить эти результаты. Первоначально они концентрировались в экваториальной области, потому что атмосфера там выглядит более хорошо перемешанной даже на глубине, чем в других регионах. Со своего орбитального аппарата радиометр смог собрать данные с гораздо большей глубины в атмосфере Юпитера, чем зонд Галилео - 150 километров, где давление достигает около 33 бар.

«Мы обнаружили, что воды на экваторе больше, чем обнаружил зонд Галилео», - сказал Ченг Ли, ученый из Университета Калифорнии в Беркли. «Поскольку экваториальная область на Юпитере очень уникальна, мы должны сравнить эти результаты с тем, сколько воды в других регионах».

На север

53-дневная орбита аппарата медленно движется на север, как и предполагалось, с каждым пролетом все больше и больше фокусируясь на северном полушарии Юпитера. Научная группа стремится увидеть, как содержание воды в атмосфере изменяется в зависимости от широты и региона, а также от того, что полюсы, богатые циклонами, могут рассказать им о глобальном водном богатстве газового гиганта.

24-й научный пролет Юноны над Юпитером состоялся 17 февраля 2020 года. Следующий состоится 10 апреля 2020 года.

«Каждый научный полет - это событие для открытия», - сказал Болтон. «С Юпитером всегда есть что-то новое. Юнона преподала нам важный урок: чтобы проверить наши теории, мы должны подойти к планете близко».