Naukowcy kosmiczni ujawniają tajemnicę „kryzysu energetycznego” Jowisza

Naukowcy kosmiczni ujawniają tajemnicę „kryzysu energetycznego” Jowisza

Nowe badania opublikowane w Nature ujawniły rozwiązanie „kryzysu energetycznego” Jowisza, który od dziesięcioleci intrygował astronomów. Naukowcy zajmujący się przestrzenią kosmiczną z University of Leicester pracowali z kolegami z Japońskiej Agencji Kosmicznej (JAXA), Boston University, NASA Goddard Space Flight Center 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, ale globalną mapę górnej atmosfery gazowego giganta, potwierdzając po raz pierwszy, że potężne zorze Jowisza są odpowiedzialne za ogrzewanie całej planety. Dr James O’Donoghue jest naukowcem w JAXA, doktoryzował się w Leicester i jest głównym autorem artykułu badawczego. Powiedział: „Najpierw zaczęliśmy próbować stworzyć globalną mapę cieplną najwyższej atmosfery Jowisza na Uniwersytecie w Leicester. Sygnał nie był wystarczająco jasny, aby ujawnić cokolwiek poza regionami polarnymi Jowisza w tym czasie, ale z wnioskami wyciągniętymi z tej pracy kilka lat później udało nam się zabezpieczyć czas na jednym z największych, najbardziej konkurencyjnych teleskopów na Ziemi. „Za pomocą teleskopu Kecka stworzyliśmy niezwykle szczegółowe mapy temperatury. Odkryliśmy, że temperatura wewnątrz zorzy zaczyna się bardzo wysoko, jak oczekiwano z poprzednich prac, ale teraz mogliśmy zaobserwować, że zorza na Jowiszu, mimo że zajmuje mniej niż 10% powierzchni planety, wydaje się ogrzewać całość. „Badania te rozpoczęły się w Leicester i były prowadzone na Uniwersytecie Bostońskim i NASA, zanim zakończyły się w JAXA w Japonii. Współpracujący ze sobą współpracownicy z każdego kontynentu sprawili, że badanie to zakończyło się sukcesem, w połączeniu z danymi z sondy kosmicznej NASA Juno na orbicie wokół Jowisza i sondy kosmicznej JAXA Hisaki, obserwatorium w kosmosie.” Dr Tom Stallard i dr Henrik Melin są częścią Szkoły Fizyki i Astronomii na Uniwersytecie w Leicester. Dr Stallard dodał: „W cienkiej atmosferze na szczycie każdej gigantycznej planety w naszym Układzie Słonecznym istniała bardzo długa zagadka. Z każdą misją kosmiczną Jowisza, wraz z obserwacjami naziemnymi, w ciągu ostatnich 50 lat, my konsekwentnie mierzyli temperaturę równikową jako o wiele za wysoką. „Ten „kryzys energetyczny” był od dawna problemem – czy modele nie potrafią prawidłowo modelować, jak ciepło wypływa z zorzy, czy też w pobliżu zorzy polarnej jest jakieś inne nieznane źródło ciepła. równik? „Ten artykuł opisuje, w jaki sposób zmapowaliśmy ten region z bezprecedensowymi szczegółami i wykazaliśmy, 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. Skręcają się one wzdłuż linii pola w kierunku biegunów magnetycznych planety, uderzając w atomy i cząsteczki w atmosferze, aby uwolnić światło i energię. Na Ziemi prowadzi to do charakterystycznego pokazu świetlnego, który tworzy Aurora Borealis i Australis. Na Jowiszu materia wydostająca się z wulkanicznego księżyca Io prowadzi do najpotężniejszej zorzy polarnej w Układzie Słonecznym i ogromnego ogrzewania w polarnych regionach planety. Chociaż zorze Jowisza od dawna są głównym kandydatem do ogrzewania atmosfery planety, dotychczas 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. To niewystarczająca rozdzielczość, aby zobaczyć, jak może zmienić się temperatura na całej planecie, co daje niewiele wskazówek co do pochodzenia dodatkowego ciepła. Badacze stworzyli pięć map temperatury atmosferycznej w różnych rozdzielczościach przestrzennych, przy czym mapa o najwyższej rozdzielczości pokazuje średni pomiar temperatury dla kwadratów o dwóch stopniach długości geograficznej „wysokich” i dwóch stopniach szerokości geograficznej „szerokości”. Zespół przeszukał ponad 10 000 pojedynczych punktów danych, mapując tylko punkty z niepewnością mniejszą niż pięć procent. Modele atmosfer gazowych gigantów 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 kierować fale energii przeciw temu biegunowemu przepływowi, umożliwiając dopływ ciepła do równika. Obserwacje wykazały również obszar zlokalizowanego ogrzewania w obszarze podzorzowym, który można zinterpretować jako ograniczoną falę ciepła rozchodzącą się w kierunku równika, co można zinterpretować jako dowód procesu napędzającego wymianę ciepła. Badania planetarne na Uniwersytecie w Leicester obejmują cały system Jowisza, od magnetosfery i atmosfery planety po różnorodny zbiór satelitów. Naukowcy z Leicester są członkami misji Juno złożonej z globalnego zespołu astronomów obserwujących gigantyczną planetę i prowadzą obserwacje Jowisza z nadchodzącego Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Leicester odgrywa również wiodącą rolę w nauce i oprzyrządowaniu sondy Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), która ma zostać wystrzelona w 2022 roku.

science