Енергийната криза на Юпитер е решена: Аврорите пекат горните слоеве на атмосферата


Юпитер е пет пъти по -далеч от Слънцето от Земята. Така че защо горната му атмосфера е толкова по -гореща от нашата? Това е въпросът наЕнергийната криза на Юпитерна които учените се опитват да отговорят повече от 50 години. На 4 август 2021 г. екип от учени, ръководен отДжеймс О'ДоногюнаJAXAобявиха, че са решили пъзела. О’Доногю каза:

Открихме, че интензивното сияние на Юпитер, най -мощното в Слънчевата система, е отговорно за загряването на горната атмосфера на цялата планета до изненадващо високи температури.


TheрецензиранвестникПриродата публикуваниновото проучване на екипа на 4 август.

Енергийната криза на Юпитер: произход

В продължение на 50 години учените се чудят защо горната атмосфера на Юпитер е толкова гореща, въпреки че е толкова далеч от слънцето. Този основен пъзел е наричанЕнергийната криза на Юпитер. Другите гигантски планети - Сатурн, Уран и Нептун - са по -горещи от очакваното. Така че учените понякога наричат ​​този проблеменергийната криза на гигантската планета.

Горната атмосфера на Юпитер не е просто малко по -гореща от очакваното. Много по -горещо е. Въз основа единствено на разстоянието на Юпитер от Слънцето, горната му атмосфера трябва да бъде около -100 F (-73 C). Наблюденията обаче показват, че горната атмосфера на Юпитер се издига до температури от 800 F (426 C).

Докато полярните сияния бяха ключов заподозрян в случая с горещата горна атмосфера на гигантския Юпитер, учените не бяха сигурни как ефектът на полярното сияние ще работи в светлината на силните ветрове на Юпитер и бързото въртене. Юпитер има невероятно бързи ветрове, които духат от изток на запад близо до екватора, плюс това се върти по -бързо от всяка друга планета в нашата Слънчева система. Компютърното моделиране показа, че източно-западните екваториални ветрове, задвижвани от бързото въртене на Юпитер, ще надвият горещите полярни ветрове, насочени към екватора, и ще ги пренасочат на запад. По принцип те вярваха, че бързото въртене на планетата и бързите ветрове ще се натрупват, за да предотвратят разпространението на полярното отопление по целия свят.


Това обаче не е установено от учените.

Енергийната криза на Юпитер: Кълбо с бели отгоре и оранжевочервени ленти и слаби вихрови черти.

Концепцията на художника за Юпитер с показани характеристики на видимата светлина за контекста и инфрачервените характеристики на горната атмосфера също са показани. Яркостта на тази горна атмосфера съответства на температурите, от най -горещите (бели) до по -малко горещи (тъмночервени). Полярните сияния са най -горещите райони. Изображение чрез J. O’Donoghue (JAXA)/ Hubble/НАСА/ ESA / A. Simon / J. Schmidt.

Полярните сияния пекат горната атмосфера на Юпитер

Учените са използвали данни от три обсерватории: НАСАЮнонакосмически кораб на орбита около Юпитер, JAXAХисакисателит иОбсерватория Кекв Хавай.

Тези обсерватории събират данни за Юпитер, неговото сияние и магнитното поле (спусъка, който произвежда полярни сияния), които след това анализират учените. Наблюденията на Кек, направени в две нощи през април 2016 г. и януари 2017 г., позволиха на учените да проследят електрически заредени частици от полюсите до екватора. Учените направиха карта на температурите в горната атмосфера на Юпитер, която включва 10 000 отделни точки от данни. Тези карти с висока разделителна способност на горните слоеве на атмосферата показват широко разпространената топлина, като температурите само бавно се отклоняват от полюсите към екватора. Том Сталард от Университета в Лестър каза:


Също така разкрихме странна локализирана област на нагряване, далеч от полярното сияние. Това е дълга лента за нагряване, за разлика от всичко, което сме виждали преди. Въпреки че не можем да сме сигурни каква е тази функция, аз съм убеден, че това е подвижна вълна от топлина, която тече екватор от аврората.

Важното е, че наблюденията на екипа от януари 2017 г. показват топлинна вълна, излъчвана от един от авроралните пръстени, която съвпада с джоба на високо налягане на слънчевия вятър, който се сблъсква с Юпитер. O’Donoghue добави:

Беше чист късмет, че уловихме това потенциално събитие, отделящо топлина. Ако бяхме наблюдавали Юпитер в друга нощ, когато наскоро налягането на слънчевия вятър не беше високо, щяхме да го пропуснем!

Сателитът Хисаки в орбита на Земята наблюдава магнитното поле и влиянието на Слънцето от Юпитер от 2013 г. Хисаки отбелязва, че по време на наблюденията на Кек слънчевият вятър е бил силен и създава засилени полярни сияния. И накрая, ролята на Джуно беше да помогне да се определи точно къде е полярното сияние. Както О’Доногю го описа:


Представете си това като плаж: ако горещата атмосфера е вода, магнитното поле, картографирано от Юнона, е брегова линия, а полярното сияние е океан, открихме, че водата напусна океана и наводни сушата, а Юнона разкри къде трябва да ни помогне тази брегова линия разберете степента на наводнение.

Разпространяване на новините в Twitter

O’Donoghue отиде в Twitter, за да сподели вълнението от откритието им и да разкаже подробно за своите открития.

В крайна сметка: Аврорите пекат горните слоеве на атмосферата на Юпитер, създавайки много по -високи температури, отколкото се очаква иначе на далечната планета.

Прочетете повече за необичайните сияния на Юпитер: Мистерията на рентгеновите лъчи на Юпитер, разгадана, след 40 години

Източник: Глобално отопление на горната атмосфера на Юпитер от полярните сияния

Чрез НАСА