Астрономы впервые выполнили прямые измерения ветров в средней атмосфере Юпитера. Проанализировав последствия столкновения Юпитера с кометой, случившегося в 1990-х, они выявили вблизи полюсов Юпитера невероятно сильные ветры со скоростями до 1450 км/ч, которые исследователи описывают как «уникальное метеорологическое явление в Солнечной системе». Об исследовании сообщается в пресс-релизе Европейской Южной обсерватории.
Юпитер знаменит своими красно-белыми полосами — облачными водоворотами движущегося газа, которые астрономы традиционно используют для отслеживания ветров в нижней атмосфере Юпитера. Астрономы также наблюдают вблизи полюсов Юпитера яркие полярные сияния, которые ассоциируются с сильными ветрами в верхней атмосфере планеты. Однако до сих пор ученые никогда еще не исследовали непосредственно структуру ветра между этими двумя слоями атмосферы — в стратосфере.
Измерить скорость ветра в стратосфере Юпитера методом отслеживания облаков невозможно из-за отсутствия облаков в этой части атмосферы. Однако астрономы нашли альтернативное средство для таких измерений. В 1994 году с планетой столкнулась комета Шумейкер–Леви 9. В результате этого столкновения в стратосфере Юпитера появились новые молекулы, которые с тех пор в ней остаются и переносятся ветрами.
Группа во главе с Тибо Кавалье (Thibault Cavalié) из Астрофизической лаборатории в Бордо (Франция) воспользовалась движением одного из этих веществ — цианида водорода — для прямых измерений стратосферных «струй» на Юпитере. «Струями» ученые называют узкие ветровые полосы в атмосфере, похожие на струйные течения в атмосфере Земли.
«Самый впечатляющий результат — это открытие мощных струй со скоростями до 400 м/с, локализованных под полярными сияниями вблизи полюсов», — говорит Кавалье. Такие скорости ветра, примерно в 1450 км/ч, более чем вдвое выше максимальных скоростей штормовых ветров в Большом Красном Пятне и более чем втрое превышают скорость ветра, измеренную в самых сильных земных торнадо. «Наши измерения показывают, что эти струи могут вести себя как гигантский водоворот с диаметром до четырех диаметров Земли и примерно 900 км в высоту», — объясняет соавтор работы Биляль Бенмахи (Bilal Benmahi), тоже сотрудник Астрофизической лаборатории в Бордо.
Астрономы знали о сильных ветрах вблизи полюсов Юпитера, но только на сотни километров выше. Более ранние исследования предсказывали, что ветры, циркулирующие в верхней атмосфере, будут замедляться и затем исчезать задолго до того, как они достигнут стратосферы. «Новые данные, полученные на ALMA, свидетельствуют об обратном», — говорит Кавалье.
Для анализа движения молекул цианида водорода, попавших в стратосферу Юпитера после столкновения с кометой Шумейкер–Леви 9, группа использовала 42 из 66 высокоточных антенн ALMA, расположенных в Атакамской пустыне на севере Чили. Данные наблюдений, выполненных на ALMA, позволили измерить допплеровское смещение — микроскопические изменения в частоте излучения, испускаемого молекулами, — вызванное ветрами в этом регионе планеты. «Измеряя это смещение, мы смогли вывести из него скорость ветров, совсем как тот, кто выводит скорость проходящего поезда из изменения тона свистка», — объясняет Винсент Хью (Vincent Hue), планетолог из Юго-западного исследовательского института в США.
Неожиданно обнаружив полярные ветры, группа воспользовалась телескопом ALMA, чтобы прямым измерением их скоростей подтвердить — тоже впервые — существование сильных стратосферных ветров вокруг экватора планеты. Струи, обнаруженные в этой части планеты, имеют среднюю скорость около 600 км/ч.
Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.
