Изучение юпитерианских гроз затруднено плотным слоем облаков, которые скрывают истинные масштабы явлений при наблюдении в видимом диапазоне. Руководитель нового исследования, опубликованного в журнале AGU Advances, Майкл Вонг отметил, что использование микроволнового инструмента «Юноны» позволило обойти это препятствие, фиксируя радиоимпульсы непосредственно от источника.
Молнии на Юпитере в миллион раз мощнее, чем на Земле
Ученые из Калифорнийского университета провели детальный анализ грозовой активности на крупнейшей планете Солнечной системы с помощью данных зонда «Юнона». Исследователи сопоставили радиоизлучение вспышек с визуальными наблюдениями, чтобы определить истинную силу электрических разрядов в водородной атмосфере гиганта. Выяснилось, что средняя мощность молний на Юпитере превышает земные показатели в 100 раз, а в отдельных случаях разряды могут быть в миллион раз мощнее самых сильных земных молний.
Молнии на Юпитере. NASA
Механизм электризации. Несмотря на разницу в масштабах, физика зарождения молний на Юпитере во многом напоминает земную, но с поправкой на экстремальные условия. Электрический заряд накапливается при столкновении ледяных кристаллов и капель переохлажденной воды, которые переносятся мощными восходящими потоками. Но из-за огромной толщины облачного слоя на Юпитере — в десять раз больше земного — разделение зарядов происходит на гораздо больших расстояниях. Это создает гигантскую разность потенциалов, что и объясняет возникновение разрядов невероятной мощности.
На этом снимке вихря вблизи северного полюса Юпитера миссия NASA «Юнона» зафиксировала свечение от удара молнии.
В период временного затишья в северном экваториальном поясе планеты в 2021 и 2022 годах астрономам удалось изолировать сигналы отдельных «невидимых суперштормов». Эти бури длятся месяцами, и хотя их облака не всегда достигают экстремальных высот, частота вспышек в них составляет в среднем три импульса в секунду. Анализ более чем шестисот зафиксированных сигналов подтвердил, что даже рядовые разряды на Юпитере сопоставимы с редчайшими земными супермолниями.
Энергия водородного гиганта
На этой художественной реконструкции распределения молний в северном полушарии Юпитера использована фотография, сделанная камерой JunoCam на борту космического аппарата NASA «Юнона». Данные «Юноны» показывают, что большая часть молниевой активности на Юпитере наблюдается вблизи его полюсов.
Различия в силе молний обусловлены фундаментальными особенностями состава атмосферы планет. На Земле атмосфера состоит преимущественно из тяжелого азота, поэтому влажный воздух легко поднимается вверх, создавая конвекцию. На Юпитере доминирует легкий водород, на фоне которого пары воды оказываются тяжелыми. Это создает барьер для вертикального движения воздушных масс. Чтобы шторм смог пробиться в верхние слои, требуется накопить колоссальный объем тепловой энергии.
Когда это происходит, высвобождение накопленной энергии порождает штормы высотой более 100 километров и экстремальные электрические разряды. Сейчас ученые продолжают искать ответ на вопрос, что именно является ключевым фактором такой мощности: химический состав атмосферы или гигантские масштабы самих облачных систем.