Slaptas Jupiterio šildytuvas mįslės

Didelė raudona dėmė į viršutinę dujų milžino atmosferą siunčia šildančias bangas

Šimtus mylių aukščiau Jupiterio didžiosios raudonos dėmės astronomai atrado įspūdingą karščio tašką. © „Dillon Yothers“ / Luke Moore
skaityti garsiai

„Storm Giant“ kaip šilumos tiekėjas: Naujas žemėlapis atskleidžia, kad Jupiterio oro burbulas virš Didžiosios Raudonosios dėmės yra neįprastai karštas. Matyt, audra šiam vietiniam karstui teikia energijos - nors tarp jų yra šimtai kilometrų aukščio. Šis „audringas“ energijos perdavimas galėtų paaiškinti, kodėl Jupiterio ir kitų išorinių planetų viršutinė atmosfera yra karštesnė, nei turėtų būti, teigia žurnalas „Gamta“ tyrinėtojai.

Jupiterio planetos atmosferoje galingos pajėgos, kaip liudininkų audrų ir debesų juostų liudytojos, ir Didžioji raudonoji dėmė, didžiausias Saulės sistemos uraganas. Maždaug 800 kilometrų virš audrų ir debesų Jupiteris turi dar vieną ypatumą: jo viršutinė atmosfera yra neįprastai karšta. Jo temperatūra yra nuo 500 iki 1100 laipsnių, net jei nepajustumėte šios šilumos dėl mažo dujų atomų tankio.

Kas yra šilumos tiekėjas?

Bet iš kur atsiranda ši šiluma? Vien saulės nepakanka kaip šilumos tiekėjo, nes Jupiteris yra maždaug penkis kartus toliau nuo saulės nei žemė. Atitinkamai saulės radiacija yra silpna. Kitas galimas šilumos šaltinis būtų dujų milžinės aukštos energijos poliarinės lemputės. Tiesą sakant, matavimai ir modeliai rodo, kad jie gali paaiškinti dujų apvalkalo šilumą per polines sritis.

Tačiau dėl pernelyg šiltos atmosferos vidurio ir žemose platumose šis mechanizmas yra netinkamas. „Jei šiluma kyla ne iš viršaus ir jos negali generuoti dėl magnetosferos sąveikos, sprendimas turi būti toliau“, - teigia pirmasis autorius Jamesas O'Donoghue'as iš Bostono universiteto.

„Fiebermessen“ planetoje

Norėdami ją surasti, jis su kolegomis sukūrė metodą, kaip fiksuoti viršutinės atmosferos šilumos pasiskirstymą visoje planetoje. Norėdami tai padaryti, jie visą naktį Havajuose nustatė NASA infraraudonųjų spindulių teleskopo įrenginio SpeX spektrometrą Jupiteryje. Jie išlygino spektrometrą taip, kad jo priėmimo plyšys būtų tiksliai planetos sukimosi ašyje. displėjus

Jupiterio infraraudonųjų spindulių žemėlapis rodo stulbinančią viršutinės atmosferos šilumą aurorų vietose ir virš Didžiosios raudonos dėmės (rodyklė). J. O Donoghue / NASA infraraudonųjų spindulių teleskopo įrenginys (IRTF)

Dėl to degalų milžinas per devynių ir 56 minučių dieną visiškai pasisuko po spektrometrą. Dėl to astronomai gavo išsamų Jupiterio viršutinės atmosferos šilumos pasiskirstymo žemėlapį. Tai, kaip ir tikėtasi, rodė šilumą nuo polių iki pusiaujo. Šis jausmas atspindi šiaurinių žibintų magnetinį kaitinimo efektą.

„Hotspot“ per „Big Red Spot“

Tačiau buvo dar vienas dalykas: keli šimtai kilometrų virš Didžiosios Raudonosios dėmės buvo taškas, kuriame viršutinė atmosfera siekė daugiau kaip 1300 laipsnių. Ši sritis buvo keliais šimtais laipsnių šiltesnė nei likusi Jupiterio atmosfera, ir dar šiltesnė nei karštų polių regionai.

„Iškart galėjome pamatyti, kad mūsų aukščiausia temperatūra buvo virš„ Big Red Spot “- bet ar tai buvo keistas sutapimas ar esminis užuomina?“ - praneša O'Donoghue. Pasak tyrinėtojų, daugiau turėjo būti už jo, nei atsitiktinumas, juk didžioji raudonoji dėmė su savo vėjais skleidžia didžiulę energiją ir yra pakankamai didelė, kad galėtų įsisavinti tris žemes.

Energijos perdavimas: Turbulencija per cikloną sukuria gravitacijos bangas ir Aksutijos bangas, kurios perduoda energiją į viršutinę atmosferą. Karen Teramura / UH IfA, Jamesas O'Donoghue'as

Energijos perdavimas iš audros

„Didžioji raudonoji dėmė yra milžiniškas energijos šaltinis, tačiau iki šiol neturėjome įrodymų, kad tai galėtų turėti įtakos aukščio aukščio temperatūroms“, - sako Bendraautorius Luke'as Moore'as iš Bostono universiteto. Juk viršutinėje atmosferoje esantis šilumos punktas yra šimtas kilometrų virš aukščiausio „Storm Giant“ atodangos.

Tačiau nauji duomenys leidžia manyti, kad Didžioji raudonoji dėmė didžiausiu mastu uždegina kaitinimo efektą. „Šią interneto prieigą reikia šildyti iš apačios“, - sako tyrėjai. O energijos tam greičiausiai gaunama iš Didžiosios Raudonosios dėmės. „Toks energijos perdavimas iš apačios buvo modeliuojamas modeliuose, tačiau niekada nebuvo tiesiogiai stebimas“, - teigė tyrėjai.

„Liftas“ sunkio bangoms

Tačiau kaip ciklono energija patenka į viršutinę atmosferą? Pasak tyrėjų, tai galėtų būti padaryta dviem etapais: pirma, audra sukelia neramumus virš debesų dangos ir ją sustiprina. Savo ruožtu šie neramumai sukuria gravitacijos bangas ir galbūt net garso bangas, kylančias į viršutinę atmosferą. Ten jie perduoda šilumą kaip dujų daleles.

Jei tai būtų patvirtinta, mokslininkai būtų atradę naują planetų atmosferos kaitinimo mechanizmą ir galbūt suradę sprendimą dėl Jupiterio „per karšto“ dujų gaubto paslapties. Anot tyrėjų, šis šilumos perdavimas galėjo vykti ne tik per Didžiąją raudonąją dėmę, bet mažesniu mastu ir per mažesnes audras Jupiterio atmosferoje.

Ir ne tik tai: Taip pat ir su kitomis išorinės saulės sistemos planetomis - Saturnu, Uranu ir Neptūnu - matavimai užfiksavo panašų šilumos perteklių dideliame aukštyje. Dėl šių planuotojų yra stipri audra, šis mechanizmas galėtų juos paaiškinti. (Gamta, 2016; doi: 10.1038 / gamta18940)

(Bostono universitetas / Gamta, 2016 07 28 - NPO)