Новый образ Юпитера: первые результаты миссии Juno
Первые месяцы наблюдений за самой большой планетой Солнечной системы с корабля Juno позволили обнаружить огромные циркулирующие полярные циклоны, ранее неизвестные структуры, движения атмосферы ниже видимых облаков Юпитера и получить первые сведения о том, что лежит в основе газового гиганта.
Большинство астрономов практически ничего не знали о гигантской планете, когда Juno покинул Землю в 2011 году. Именно зонд должен был искать ответы на вопросы о ее недрах, магнитном поле, полярных сияниях и радиационных поясах, а также передать снимки полюсов. Зонд оправдал ожидания, и первая информация от него говорит однозначно – Юпитер не такой, какой его представляли.
Juno прибыл к своему месту назначения в июле 2016 года, закончив пятилетний межпланетный перелет. Он уже шесть раз обогнул Юпитер, находясь на орбите овальной формы, которая простирается на несколько миллионов километров в самой дальней точке и находится от границы атмосферы всего в 3500 км в самой ближней. Каждый виток занимает 53 дня.
Научные инструменты Juno собирают данные, когда орбитальный аппарат приближается к Юпитеру, проводя измерения плазмы и электронов, исследования недр планеты, чтобы узнать то, что скрыто под ее облачной атмосферой. Итак!
Что удалось обнаружить ниже видимого слоя облаков
Многие ученые думали, что Юпитер относительно скучный и однородный внутри. Но так было только до прибытия Juno. На протяжении десятилетий ученые считали, что ниже границы облаков, там, где нет солнечного света, в значительной степени ничего не происходит. То есть Юпитер должен быть везде одинаковым и практически не имеет значения, на какой глубине его исследовать. Но то, что удалось обнаружить, опровергло все гипотезы. Недра атмосферы очень отличаются от видимого слоя, и они очень сложны и подвижны.
Радиометр Juno способен всмотреться ниже красно-оранжевого покрытия, видимого с Земли. Радиометр настроен на обнаружение теплового излучения, высвобожденного от различных слоев атмосферы, лежащих на глубине до 350 км. Перед началом миссии ученые не ожидали увидеть каких-либо изменений в атмосфере после 100 км. Вместо этого Juno обнаружил пояс аммиака возле экватора, простирающегося глубоко вниз, и перепады в концентрации аммиака в других широтах.
Это было абсолютно неожиданно. Аммиак простирается от вершин атмосферы очень глубоко и совершенно по-разному. Он снижается до 350 км – предела видимости приборов зонда. Не исключено, что полоса аммиака может проникнуть даже глубже.
О чем это говорит? То, что Юпитер неоднороден внутри. Гипотеза, что ниже солнечного света все однородно, скучно и уныло, была абсолютно неправильной. Всё на самом деле очень отличается в зависимости от того, где проводить исследования. Результаты предлагают увеличение слоев аммиака дальше вниз в атмосфере, а концентрация его совсем другая, чем на вершине зон и облаков, видимых на снимках.
Новые сведения о ядре
Juno позволил составить карту гравитации Юпитера, и это заставило совершенно по-иному взглянуть на сердце планеты. До начала миссии ученые считали, что у Юпитера есть небольшое ядро или вообще нет никакого. Вместо этого то, что обнаружено – выглядит абсолютно непонятно. Там может быть ядро, и оно очень большое. Уже можно сказать, что утверждения об отсутствии ядра абсолютно беспочвенны!
Данные о гравитации абсолютно не согласовываются с маленьким компактным ядром или нулевым ядром, и хорошо согласовываются с большим ядром. Такой сценарий также объясняет поведение недр атмосферы и направление зональных ветров.
Магнитное поле: водород или «эффект динамо»
Магнитное поле Юпитера – самое мощное из всех объектов Солнечной системы. Зонд, снабженный магнитометром, который может измерить курс и силу поля, сделал и тут новые открытия.
Уже в первых нескольких проходах было обнаружено, что магнитное поле оказалось разным, и его интенсивность отличалась огромными перепадами. Колебания, обнаруженные Juno, предполагают, что корабль пролетал неожиданно близко к источнику магнитного поля или области, от которой исходит «эффект динамо».
Ученые до миссии думали, что магнитное поле генерируется в глобальном бассейне жидкого металлического водорода, находящимся посередине Юпитера, где-нибудь между центром планеты и атмосферой. Сжатый при сверхвысоком давлении, глубинный слой водорода превращается в жидкость и проводит электричество. Магнитное поле простирается далеко от Юпитера и вынесено назад солнечным ветром как хвост кометы. Пузырь магнитного поля, названный магнитосферой, подобен земному.
Возможно, что «эффект динамо» лежит выше водородного региона.
Сюрприз от Юпитера: совершенно иной вид на полюсах
Камера Juno фотографировала полюса, предоставляя снимки с десятками циркулирующих штормов, некоторые размером с Землю. Удалось впервые увидеть эти невероятные, сложные структуры. Это – циклоны и антициклоны на всем протяжении полюсов. Это действительно не ожидалось увидеть.
Также самой большой неожиданностью стало то, что Юпитер на полюсах не такой, как на экваторе. Наше общее представление говорит, что у Юпитера есть зоны и пояса, Большое Красное Пятно, и мы видим эти полосы. Когда мы смотрим на полюса, то там все совсем по-другому.
И еще: облака над атмосферой!
Зонд обнаружил “крошечные” структуры выше облачного слоя, которые похожи на линии. Это – облака, которые затмеваются огромным масштабом Юпитера и расположенные на высотах до 50 км. Они образуются выше облачного слоя на уровне, где температура становится очень низкой, наиболее вероятно, что это – ледяные кристаллы водяного льда и замороженный аммиак.
Следующее сближение Juno с Юпитером установлено на 11 июля, когда орбитальный аппарат впервые пройдет над Большим Красным Пятном…
