Тайна постоянно меняющихся полос Юпитера может наконец быть разгадана

Тигры не меняют свои полосы, но Юпитер точно меняет их. Удивительно аккуратные чередующиеся полосы темных и светлых облаков планеты-гиганта периодически меняют свой вид, но причина этих циклических изменений остается загадкой.

Теперь, после изучения данных о магнитном поле Юпитера, собранных зондом «Юнона». , группа ученых из Японии, Испании и Великобритании считает, что они взломали его. Изменения, наблюдаемые в полосах Юпитера, совпадают с магнитными колебаниями внутри газового мира.

«В планетарном магнитном поле можно получить волнообразные движения, которые называются торсионными колебаниями», — объясняет математик Крис Джонс из Университета Юпитера. Лидс в Великобритании.

«Самое интересное, что когда мы рассчитали периоды этих крутильных колебаний, они соответствовали периодам, которые вы видите в инфракрасном излучении Юпитера».

Издалека Юпитер кажется безмятежным, как восход бледно-кремового цвета и жженой карамели. Эти более темные полосы известны как пояса, а более светлые — как зоны.

Какими бы тихими они ни казались, пояса и зоны являются частью дикой погодной системы Юпитера. Они вращаются вокруг планеты-гиганта в противоположных направлениях — пояса движутся против вращения Юпитера, зоны движутся вместе с ним — и на разных высотах. Пояса представляют собой области апвеллинга, поэтому верхние границы облаков в поясах выше, чем вершины облаков в зонах нисходящих потоков.

В инфракрасном диапазоне цветовая схема обратная. Светлые полосы становятся темными, а темные полосы ярко светятся, предполагая, что пояса имеют гораздо более тонкий облачный покров, чем зоны.

На Земле есть похожие (хотя и слабее) чередующиеся пояса атмосферной циркуляции, что предполагает наличие некоторое сходство в том, как каждый мир создает эти атмосферные особенности.

Тем не менее, погода Юпитера настолько сильно отличается от земной, что невозможно экстраполировать то, что одна планета делает на другую. Более того, у Юпитера есть циклические изменения в его облаках, связанные с изменениями, наблюдаемыми в инфракрасных данных на глубине 50 километров (30 миль) под поверхностью, что озадачило ученых.

«Каждые четыре или пять лет все меняется», говорит Джонс. «Цвета поясов могут меняться, и иногда вы видите глобальные потрясения, когда весь погодный режим немного сходит с ума, и было загадкой, почему это происходит».

Юнона изучала Юпитер с 2016 года, и собирает много данных о различных структурах и свойствах Юпитера. Одним из них является магнитное поле планеты — огромная магнитная структура, создаваемая динамо-машиной Юпитера, конвекционной и проводящей жидкостью, вращающейся внутри планеты, которая преобразует кинетическую энергию в магнитную.

У Земли тоже есть динамо-машина. Одна вещь, которую производит земное динамо, — это магнитные крутильные колебания — тип магнитной «волны», которая колеблется внутрь и наружу — симметрично вокруг планетарной оси под влиянием быстрого вращения.

Изучая данные о магнитном поле за много лет собранные Юноной, Хори и ее коллеги смогли идентифицировать признаки подобных колебаний на Юпитере. И, что интересно, они, казалось, были связаны с изменениями в полосах планеты и инфракрасными вариациями.

«Здесь мы предполагаем, — пишут они в своей статье, — что крутильные колебания вызывают сдвиг, который разрушает медленные колебания». конвективные потоки в глубоких недрах, переносящие поток тепла в видимую тропосферу».

Это может вызвать серьезное нарушение погоды и изменить модели восходящих и нисходящих потоков в облаках Юпитера. Команда также отследила высококонцентрированную область магнитного поля, называемую Большим голубым пятном, недалеко от экватора. Они обнаружили, что она замедляется, что позволяет предположить, что начинается новое колебание.

Продолжение наблюдения за планетой, чтобы увидеть, как изменятся облака в ближайшем будущем, может помочь команде подтвердить или уточнить свою теорию и понять, как это происходит.

«Остаются неясности и вопросы, в частности, как именно крутильные колебания вызывают наблюдаемые инфракрасные колебания, которые, вероятно, отражают сложную динамику и реакции облаков/аэрозолей. Это требует дополнительных исследований», – говорит Хори.

«Тем не менее, я надеюсь, что наша статья также может открыть окно для исследования скрытых недр Юпитера, точно так же, как сейсмология делает это для Земли, а гелиосейсмология — для Солнца».

Исследование опубликовано в журнале Nature.