Недавние наблюдения с помощью телескопа Хаббл выявили темные пятна размером с Землю на полюсах Юпитера, которые, вероятно, вызваны магнитными вихрями, сосредоточенными в углеводородном тумане.
Эти переходные явления, видимые в ультрафиолетовом свете, происходят чаще на южном полюсе, указывая на глубокую связь между магнитным полем Юпитера и его атмосферной динамикой.
Хотя Большое Красное Пятно Юпитера привлекает астрономов на протяжении веков, исследователи из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили новую загадку: огромные полярные пятна, которые неожиданно появляются и исчезают, в отличие от постоянного Большого Красного Пятна.
Эти темные пятна, видимые только в ультрафиолетовом свете, скрыты в плотных слоях стратосферного тумана, покрывающего полюса Юпитера. Обычно они появляются под более яркими областями полярных сияний, напоминающими северные и южные огни на Земле. На ультрафиолетовых изображениях Хаббла эти пятна выделяются тем, что поглощают больше ультрафиолетового света, чем окружающая среда, что придает им более темный вид.
С 2015 по 2022 год ежегодные наблюдения Хаббла показали, что темное ультрафиолетовое пятно появлялось на южном полюсе Юпитера в 75% случаев, тогда как аналогичные пятна на северном полюсе наблюдались только в одном из восьми изображений.
Темные ультрафиолетовые пятна указывают на необычные процессы, происходящие в сильном магнитном поле Юпитера, которые движутся к полюсам и проникают глубоко в атмосферу, значительно более мощные, чем магнитные процессы, создающие полярные сияния на Земле.
Феномен был описан исследователями из Калифорнийского университета и их коллегами 26 ноября в журнале Nature Astronomy.
Темные ультрафиолетовые пятна были впервые идентифицированы Хабблом в конце 1990-х годов на обоих полюсах, а затем на северном полюсе с помощью космического аппарата Кассини во время его пролета мимо Юпитера в 2000 году, но им уделяли мало внимания. Студент бакалавриата Трой Цоуботас провел систематическое исследование недавних изображений, полученных Хабблом, и обнаружил, что это явление распространено на южном полюсе — он идентифицировал восемь южных темных структур (SUDO) с 1994 по 2022 год. В то время как на северном полюсе было найдено только две северные темные структуры (NUDO) среди 25 глобальных карт, полученных Хабблом, показывающих северный полюс.
Большинство изображений были собраны в рамках проекта Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL), который возглавляет планетарный ученый Эйми Симон в Центре космических полетов Годдарда NASA и один из соавторов статьи. В рамках OPAL астрономы проводят ежегодные наблюдения Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, чтобы понять их атмосферную динамику и эволюцию со временем.
“В течение двух месяцев мы поняли, что изображения OPAL были как золотая жила, и я быстро разработал способ анализа и подачи всех изображений на рассмотрение,” сказал Цоуботас, студент четвертого курса в Беркли, изучающий физику, математику и информатику. “Тогда мы поняли, что можем проводить значимую науку и анализировать реальные данные.”
Уонг и Цоуботас проконсультировались с экспертами по планетарным атмосферам — Тому Сталларду из Университета Нортумбрии и Жи Чжану из Университета Санта-Круз — чтобы понять, что может вызывать эти области плотного тумана. Сталлард выдвинул гипотезу, что темное пятно, вероятно, образуется в результате вихря, вызванного трением между линиями магнитного поля в ионосфере и плазмой, выбрасываемой вулканическим спутником Юпитера, Ио.
“Туман в темных структурах в 50 раз плотнее, чем типичные концентрации,” отметил Чжан, “что указывает на то, что он, вероятно, образуется в результате динамики вихрей, а не химических реакций, вызванных энергичными частицами из верхней атмосферы.”