Ученые составили первое трехмерное изображение атмосферы Юпитера

Новые данные, полученные с помощью зонда Юнона, вращающегося вокруг Юпитера, дают более полную картину того, как отличительные и красочные атмосферные особенности планеты дают подсказки о невидимых процессах под облаками. Результаты подчеркивают внутреннюю работу поясов и зон облаков, окружающих Юпитер, а также его полярные циклоны и даже Большое красное пятно.

«Новые наблюдения Юноны открывают кладезь новой информации о загадочных наблюдаемых объектах Юпитера», - сказала Лори Глейз, директор отдела планетологии НАСА. «Проведенные исследования проливают свет на различные аспекты атмосферных процессов на планете - замечательный пример того, как наши научные группы, работающие в разных странах, укрепляют понимание Солнечной системы».

Юнона вышла на орбиту Юпитера в 2016 году. Во время каждого из 37 проходов космического корабля над планетой специализированный набор инструментов заглядывал под турбулентные облака.

«Раньше Юнона удивляла нас намёками на то, что явления в атмосфере Юпитера оказались глубже, чем ожидалось», - сказал Скотт Болтон, главный исследователь Юноны. «Теперь мы начинаем собирать все отдельные части вместе и впервые по-настоящему понимаем, как работает красивая и жестокая атмосфера Юпитера - в 3D».

Микроволновый радиометр Юноны (MWR) позволяет ученым миссии заглядывать под вершины облаков Юпитера и исследовать структуру многочисленных вихревых бурь. Самый известный из штормов - культовый антициклон Большое красное пятно. Этот малиновый вихрь, более широкий, чем Земля, заинтриговал ученых с момента его открытия почти два столетия назад.

Новые результаты показывают, что циклоны более теплые наверху, с более низкой атмосферной плотностью, и холоднее внизу с более высокой плотностью. Антициклоны, вращающиеся в противоположном направлении, холоднее вверху, но теплее внизу.

Результаты также указывают на то, что штормы намного выше, чем ожидалось: одни простираются на 100 километров ниже вершины облаков, а другие, включая Большое красное пятно, на 350 километров. Это неожиданное открытие демонстрирует, что вихри покрывают области за пределами тех, где конденсируется вода и образуются облака, ниже глубины, где солнечный свет согревает атмосферу.

Высота и размер Большого Красного Пятна означает, что концентрация атмосферной массы в шторме потенциально может быть обнаружена приборами, изучающими гравитационное поле Юпитера. Два близких пролета Юноны над самым известным местом Юпитера предоставили возможность найти гравитационную сигнатуру шторма и дополнить результаты MWR по его глубине.

Когда Юноны двигался низко над облаками Юпитера со скоростью около 209 000 км/ч, ученые смогли измерить изменения скорости до 0,01 миллиметра в секунду с помощью антенны слежения НАСА Deep Space Network с расстояния более 650 миллионов километров. Это позволило команде ограничить глубину Большого Красного Пятна примерно до 500 километров ниже вершины облаков.

«Точность, необходимая для определения силы тяжести Большого Красного Пятна во время пролета в июле 2019 года, ошеломляет», - сказала Марция Паризи, ученый Юноны из Лаборатории реактивного движения НАСА. «Возможность дополнить открытие MWR о глубине дает большую уверенность в том, что будущие гравитационные эксперименты на Юпитере дадут столь же интригующие результаты».

Помимо циклонов и антициклонов, Юпитер известен отличительными поясами и зонами - белыми и красноватыми полосами облаков, которые опоясывают планету. Сильные ветры с востока на запад, движущиеся в противоположных направлениях, разделяют полосы. Юнона ранее обнаружила, что ветры или реактивные течения достигают глубины около 3200 километров. Исследователи до сих пор пытаются разгадать загадку того, как образуются реактивные течения. Данные, собранные MWR Юноны во время нескольких проходов, раскрывают возможную подсказку: газообразный аммиак в атмосфере перемещается вверх и вниз в удивительной согласованности с наблюдаемыми струйными потоками.

«Следуя за аммиаком, мы обнаружили циркулирующие ячейки как в северном, так и в южном полушариях, которые по своей природе похожи на ячейки Ферреля, которые контролируют большую часть нашего климата на Земле», - сказала Керен Дуер, аспирантка из Института Вейцмана. «У Земли одна ячейка Ферреля на полушарие, у Юпитера их восемь - каждая как минимум в 30 раз больше».

Данные MWR Юноны показывают, что пояса и зоны проходят около 65 километров под водяными облаками Юпитера. На небольшой глубине пояса Юпитера в микроволновом свете ярче, чем соседние зоны. Но на более глубоких уровнях, под водными облаками, все наоборот, что обнаруживает сходство с нашими океанами.