ALMA подтвердила теорию формирования струй на Юпитере

Астрономы впервые представили результаты исследования Юпитера самой современной обсерваторией миллиметрового диапазона ALMA. Наблюдения проводились спустя несколько дней после замеченной в оптическом диапазоне вспышки на поверхности. Благодаря большей длине волны, ALMA удалось изучить движения вещества под облаками и подтвердить теорию формирования подобных процессов, пишут авторы в препринте на arXiv.org.

Атмосфера Юпитера в основном состоит из водорода и гелия, но она также содержит аммиак, метан, сероводород и воду. Самый верхний слой облаков состоит из аммиачного льда и делится на беловатые и коричневатые полосы, видимые в оптическом диапазоне. В отличие от Земли, у которой есть близкая к облакам твердая поверхность, на Юпитере атмосфера очень толстая, а облака продолжаются до больших глубин. Под первым слоем располагаются облака из твердых частиц гидросульфида аммония NH4HS, а еще глубже, примерно на 80 километрах, находятся облака из жидких капель воды.

Штормы в облаках могут порождать искажения в поверхностных потоках и даже менять их цвет. Одно из таких событий произошло в первые дни 2017 года и было замечено астрономами-любителями. Ученые решили воспользоваться этой возможностью и использовали наземные оптические и радиотелескопы для всестороннего изучения шторма, который выглядел как яркая струя над облаками из замершего аммиака. Спустя неделю к ним присоединились другие обсерватории, в том числе космический телескоп «Хаббл».

Представленные результаты обработки наблюдений подтверждают теорию, что струи возникают на большой глубине под облаками, а в этом процессе важную роль играет вода. Вверх эти струи поднимаются вплоть до тропопаузы — самой холодной части атмосферы. Здесь они расширяются и становятся отчасти похожи на кучево-дождевые облака на Земле.

Полученные ALMA данные оказались в согласии с теорией формирования струй влажной конвекцией. Согласно этой идее, водяной пар и аммиак поднимаются из недр до глубин порядка 80 километров под облаками посредством конвекции, то есть восходящих потоков вещества. В этих слоях складываются подходящие условия для конденсации пара в капли воды, что приводит к выделению тепла и последующему расширению потока, который начинает быстро подниматься сквозь другие слои.

В потоке появляется переохлажденный аммиак, который пробивает верхний слой аммиачных облаков и оказывается над ними. В итоге он также замерзает, формируя яркую белую струю над разноцветными полосами Юпитера. Наблюдения ALMA позволили получить трехмерные карты распределения аммиака под облаками, что впервые подтвердило теорию влажной конвекции на ключевой глубине.

Ранее астрономы объяснили пухлость ядра Юпитера лобовым столкновением с зародышем планеты и нашли на нем водяное облако. Также недавно любитель снял падение астероида на планету-гигант.