Вчені дізналися, яка погода на Юпітері та чому вона такою є

Погода на Юпітері має деякі дивовижні схожості з атмосферними явищами на Землі, але є й речі, які важко пояснити.

Про це пише sciencealert

Тепер науковці запропонували пояснення незвичайного складу диких хмар Юпітера: під час потужних бур із грозами та блискавками планета «викидає» град у вигляді величезних грудок з аміаку та води. Ці кульки мають консистенцію мокрого снігу або крижаної кашки, схожої на слаш з магазину.

Це найкраще пояснення, яке астрономи мають на сьогодні, щоб зрозуміти, чому атмосфера Юпітера — а також Сатурна, Урана і Нептуна — має таку нерівномірну концентрацію аміаку.

«Ми з Імке (де Патер) обидвоє подумали: „Цього просто не може бути“, — каже планетолог Кріс Мекель з Університету Каліфорнії в Берклі, керівник дослідження. — Щоб усе це відбулося, має збігтися так багато факторів, що це видається надзвичайним. Я три роки намагався спростувати цю гіпотезу — і не зміг».

Гіпотеза вперше з’явилася у 2020 році, коли вчені, досліджуючи дані з апарата Juno, припустили незвичайний механізм взаємодії аміаку та води у верхніх шарах атмосфери Юпітера.

Вони припустили, що потужні бурі можуть викидати воду на велику висоту, де вона стикається з парами аміаку, які її розтоплюють. Потім у холоді вода та аміак знову замерзають разом.

«На цих висотах аміак діє як антифриз, знижуючи температуру замерзання води і дозволяючи утворення рідкої хмари з аміаку та води», — пояснює планетологиня Гайді Бекер з Лабораторії реактивного руху NASA. — У такому стані краплі можуть стикатися з кристалами льоду й створювати електризацію в хмарах. Це було великим відкриттям, адже хмари з аміаку та води не існують на Землі».

Щоб перевірити цю гіпотезу, Мекель та його колеги — Імке де Патер з UC Berkeley та Хуажі Ге з Caltech — проаналізували дані від Juno та телескопа Габбл, отримані у липні 2017 року під час прольоту апарата над гігантською бурею, яка триває досі.

Юпітер має бурхливу атмосферу з безліччю бур, що не мають аналогів на Землі. Але більшість з них поверхневі. У новому дослідженні, що наразі проходить рецензування, вчені описують тривимірну структуру верхньої атмосфери Юпітера. Виявилося, що основні погодні явища сягають лише 10–20 км у глибину. Проте деякі бурі — особливо циклони, хмари, насичені аміаком, та грози — прориваються глибше в тропосферу.

«Щоразу, коли ми дивимось на Юпітер, ми бачимо лише поверхню. Але деякі явища — як ці шторми — пробиваються крізь неї», — каже Мекель. — «Ми показуємо, що верхня частина атмосфери — насправді поганий індикатор того, що відбувається всередині планети».

Такі «мокрі сніжки» (mushballs) фактично змінюють склад атмосфери. Вони падають, зменшуючи кількість аміаку у верхніх шарах до глибини близько 150 км, але переносячи його далі всередину планети.

Раніше вчені не знали, куди зникає аміак. Mushballs дають відповідь. Вода піднімається із глибини, змішується з аміаком у пропорції 3:1, потім замерзає й падає назад, випаровуючись у глибших шарах.

Для цього потрібні виняткові умови: сильні висхідні потоки й дуже швидке змішування, аби кульки могли вирости достатньо великими й пережити падіння. Ключовим доказом стала особлива ділянка на радіокарті Juno.

«Ми побачили пляму під хмарою, яка виглядала або як охолодження (танення льоду), або як підвищення рівня аміаку — тобто виділення аміаку. Єдиним поясненням обох ефектів були саме mushballs», — каже Мекель. «Саме це мене і переконало».

Вчені вважають, що такий механізм може діяти не лише на Юпітері, а й на інших газових гігантах — і, можливо, навіть на екзопланетах.