Благодаря анализу данных космического аппарата «Юнона», астрономы обнаружили на полюсах Юпитера гигантские циклоны, диаметр которых достигает не менее четырех тысяч километров, что сравнимо с диаметром Луны. Кроме того, исследование газового гиганта показало, что его гравитационное поле несимметрично, а нижние слои его атмосферы вращаются как твердое тело. В журнале Nature вышло сразу четыре статьи (1, 2, 3, 4), посвященные внутреннему строению планеты.

В 2016 году межпланетная станция «Юнона» вышла на полярную орбиту вокруг Юпитера. Каждые 53 дня космический аппарат совершает полный оборот вокруг планеты, приближаясь к верхней границе облаков на 4,1 тысячи километров. В задачи миссии входит изучение гравитационного поля, атмосферы и магнитосферы Юпитера, а также проверка гипотезы о наличии у газового гиганта твердого ядра. Эти данные помогут понять, как образовалась самая большая планета Солнечной системы, а также какие процессы происходят в ее недрах.

Авторы новых работ проанализировали данные, собранные «Юноной» за 2016 и 2017 год. Исследователи изучили информацию, полученную основными инструментами аппарата, в число которых входят гравитометр GSE и камеры JIRAM (работает в ИК-диапазоне) и JunoCam. В результате исследователям не только удалось изучить поведение атмосферы Юпитера, но и заглянуть вглубь планеты.

Ученые обнаружили, что на полюсах газового гиганта существуют постоянные крупные циклоны — диаметр северного составляет около 4 тысяч километров, а южного — 5600 километров. Примечательно, что циклон на северном полюсе окружен восемью вихрями сходного размера, которые вместе формируют дитетрагон — восьмиугольник с одинаковыми сторонами и углами, равными через один. На южном полюсе наблюдается похожая картина, правда вихрей там всего пять (размер от 5600 до 7 тысяч километров), и образуют они пятиугольник. Что стало причиной возникновения циклонов в атмосфере планеты — исследователям неизвестно. Кроме того, неизвестно и почему они не двигаются — модели показывают, что под влиянием сил, возникающих при вращении планеты, атмосферные вихри должны перемещаться.

Также исследователи обнаружили, что гравитационное поле планеты не симметрично с севера на юг, что оказалось неожиданностью для такой массивной и быстро вращающейся планеты, как Юпитер. По мнению ученых, открытие может объясняться движением атмосферных потоков под верхним слоем облаков. В другой статье астрономы рассказали, что струйные течения проходят под каждой из зон и поясов газовой оболочки Юпитера. Они уходят вглубь планеты на 3 тысячи километров.

При этом более нижние слои газового гиганта вращаются почти как твердое тело — как минимум, на порядок медленнее, чем «беспокойный» газ наверху. Считается, что из-за высокой температуры и давления электропроводность нижних слоев атмосферы возрастает. Сила Лоренца, вызывающая отклонение электронов, движущихся в магнитных полях, от их первоначального пути, также увеличивается, и в итоге скорость ветра падает.

Результаты астрономов могут быть применимы и к другим газовым гигантам Солнечной системы — в частности, к Сатурну, где скорость ветра достигает 500 метров в секунду. Исходя из поведения атмосферы Юпитера, можно предположить, что струйные потоки на Сатурне уходят еще глубже — до 9 тысяч километров. Кроме того, сравнение «шестиугольника» планеты и циклонов Юпитера, может приблизить ученых к пониманию того, что приводит к их возникновению.

Миссия «Юноны» завершится совсем скоро: июле 2018 года аппарат будет сведен с орбиты Юпитера и направлен в его атмосферу, где он и сгорит. Сделано это будет для избежания в будущем столкновения с Европой — одним из галилеевых спутников газового гиганта. Считается, что гипотетически там может существовать жизнь, поэтому загрязнение ее поверхности биологическим материалом с Земли нежелательно.

Кристина Уласович