Naukowcy kosmiczni ujawniają tajemnicę „kryzysu energetycznego” Jowisza

Nowe badanie zostało opublikowane w Natura Ujawniła rozwiązanie „kryzysu energetycznego” Jowisza, który od dziesięcioleci zbijał z tropu astronomów.

Naukowcy zajmujący się przestrzenią kosmiczną z University of Leicester pracowali z kolegami z Japońskiej Agencji Kosmicznej (JAXA), Uniwersytetu Bostońskiego, Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda NASA oraz Narodowego Instytutu Technologii Informacyjnych i Komunikacyjnych (NICT), aby odkryć mechanizm ogrzewania atmosfery Jowisza.

Teraz, korzystając z danych z Obserwatorium Kecka na Hawajach, astronomowie stworzyli najbardziej szczegółową globalną mapę gazowego giganta. górna atmosfera, potwierdzając po raz pierwszy, że silne zorze Jowisza są odpowiedzialne za ogrzewanie całej planety.

Dr James O’Donoghe jest badaczem JAXA i ukończył doktorat. W Leicester jest głównym autorem artykułu badawczego. Powiedział:

„Najpierw zaczęliśmy próbować stworzyć globalną mapę cieplną górnej atmosfery Jowisza na Uniwersytecie w Leicester. Sygnał nie był wówczas wystarczająco jasny, aby wykryć cokolwiek poza regionami polarnymi Jowisza, ale dzięki wnioskom wyciągniętym z tej pracy byliśmy w stanie zapewnić sobie czas na jednym z największych i najbardziej konkurencyjnych teleskopów na Ziemi kilka lat później.

„Korzystając z teleskopu Kecka, stworzyliśmy niezwykle szczegółowe mapy temperatury. Odkryliśmy, że temperatury wewnątrz zorzy zaczynają się bardzo wysoko, jak oczekiwano z poprzednich prac, ale teraz możemy zaobserwować zorzę Jowisza, mimo że zajmuje mniej niż 10% obszaru Planeta wydaje się wszystko podgrzewać.

Badania rozpoczęły się w Leicester i były kontynuowane na Uniwersytecie Bostońskim i NASA, po czym zakończyły się w JAXA w Japonii.Współpracownicy ze wszystkich kontynentów odnieśli sukces w tym badaniu, wraz z danymi ze statku kosmicznego NASA Juno na orbicie wokół Jowisza i jego statku kosmicznego Hisaki.JAXA, obserwatorium w przestrzeń.”

Dr Tom Stallard i dr Henrik Mellen są członkami Szkoły Fizyki i Astronomii na Uniwersytecie w Leicester. Dr Stallard dodał:

„W cienkiej atmosferze nad każdą gigantyczną planetą w naszym Układzie Słonecznym istniała bardzo starożytna tajemnica. Z każdą misją kosmiczną Jowisza, wraz z obserwacjami naziemnymi, w ciągu ostatnich 50 lat mierzyliśmy ekstremalnie gorące temperatury tropikalne.

„to jest ’kryzys energetycznyTo od dawna problem – czy modele nie potrafią odpowiednio modelować, jak ciepło wypływa z zorzy, czy też w pobliżu równika istnieje inne, nieznane źródło ciepła?

„Ten artykuł opisuje, w jaki sposób zmapowaliśmy ten region z bezprecedensowymi szczegółami i pokazaliśmy, że na Jowiszu ogrzewanie równikowe jest bezpośrednio związane z ogrzewaniem zorzy polarnej”.

Zorza polarna pojawia się, gdy naładowane cząstki zostają złapane w polu magnetycznym planety. Te spirale biegną wzdłuż linii pola w kierunku biegunów magnetycznych planety, uderzając w atomy i cząsteczki w atmosferze, aby uwolnić światło i energię.

Na Ziemi skutkuje to charakterystycznym pokazem świetlnym, który tworzy Aurora Borealis i Australis. Na Jowiszu materia emanująca z jego wulkanicznego księżyca Io prowadzi do najsilniejszych zórz w Układzie Słonecznym i ogromnego ogrzewania w polarnych regionach planety.

Chociaż zorza Jowisza od dawna jest głównym kandydatem do ogrzewania atmosfery planety, dotychczasowe obserwacje nie były w stanie tego potwierdzić ani zaprzeczyć.

Poprzednie mapy górnych temperatur atmosfery były tworzone przy użyciu obrazów składających się tylko z kilku pikseli. Nie jest to wystarczająca rozdzielczość, aby wiedzieć, jak temperatura może zmieniać się na całej planecie, dostarczając niewielkich wskazówek dotyczących pochodzenia nadmiaru ciepła.

Naukowcy stworzyli pięć map temperatury atmosferycznej w różnych rozdzielczościach przestrzennych, przy czym mapa o najwyższej rozdzielczości pokazuje średni pomiar temperatury dla kwadratów o dwóch stopniach „wysokich” i dwóch stopniach „szerokości geograficznej”.

Zespół zeskanował ponad 10 000 pojedynczych punktów danych, tworząc tylko mapy z niepewnością mniejszą niż pięć procent.

Modele atmosfer gazowych olbrzymów sugerują, że działają one jak gigantyczna lodówka, z energią cieplną pobieraną z równika w kierunku bieguna i osadzaną w niższych warstwach atmosfery w tych obszarach biegunowych.

Te nowe odkrycia sugerują, że szybko zmieniające się zorze polarne mogą popychać fale energii przeciw temu biegunowemu przepływowi, umożliwiając dopływ ciepła do równika.

Obserwacje wykazały również obszar zlokalizowanego nagrzewania w okolicy podusznej, który można interpretować jako ograniczoną falę dyfuzji ciepła w kierunku równika, co można interpretować jako dowód na proces napędzający wymianę ciepła.

Badania planetarne na Uniwersytecie w Leicester obejmują cały system Jowisza, od magnetosfery i atmosfery planety po różnorodny zbiór satelitów.