Тайну геометрических бурь на Юпитере раскрыли | Журнал интересных вещей

Тайну геометрических бурь на Юпитере раскрыли

Но ученые все равно не понимают, как они возникли.

Тайну геометрических бурь на Юпитере раскрыли

Бури на Юпитере

Тайна того, как гигантские циклоны объединяются в геометрические узоры вокруг полюсов Юпитера, теперь может быть решена. Но возникли новые вопросы о том, как эти скопления образовались в первую очередь, как показало новое исследование.

После того, как в 2016 году зонд NASA Juno вышел на орбиту вокруг Юпитера, космический корабль обнаружил гигантские циклоны, расположенные в геометрической форме вокруг полюсов мира. На северном полюсе планеты есть восемь вихрей, окружающих центральный вихрь, а на южном полюсе — шесть . 

"Мы были удивлены, что полюса Юпитера не похожи на полюсы других планет", — сказал ведущий автор исследования Ченг Ли, планетолог из Калифорнийского университета в Беркли. "Мы никогда раньше не видели ничего подобного этим скоплениям циклонов, организованных в регулярные структуры".

Каждая гигантская буря имеет ширину от 4000 до 7000 километров, и они окружают свои полюсы на расстоянии 8700 км. Эти циклоны и эти модели продолжались по крайней мере четыре года с тех пор, как Юнона прибыла на Юпитер.

Для ученых оставалось загадкой, как эти скопления сохраняют стабильность. По словам Ли, на Земле циклоны дрейфуют к полюсу, но рассеиваются над сушей и холодной водой. Напротив, у Юпитера нет ни суши, ни океанов, поэтому возникает вопрос, почему циклоны просто не дрейфуют к полюсам и не сливаются. (Например, у Сатурна по одному циклону на каждом из полюсов.)

"Все предыдущие теории предсказывали, что в полярных регионах планет-гигантов должны доминировать большие циклоны над их полюсами, как то, что наблюдается на Сатурне, или они останутся хаотичными", — сказал Ли, занимающий должность в Мичиганском университете в Анн-Арборе. "То, что мы видим на Юпитере, означает, что предыдущие теории ошибочны, и нам нужно что-то новое".

Чтобы пролить свет на циклоны Юпитера, Ли и его коллеги разработали компьютерные модели, основанные на том, что Juno рассказала о размерах и скорости штормов. Они сосредоточились на том, какие факторы могут поддерживать стабильность этих геометрических узоров с течением времени без слияния.

Исследователи обнаружили, что стабильность этих моделей частично зависит от того, насколько глубоко циклоны проникают в атмосферу Юпитера, но в основном от антициклонических колец вокруг каждого циклона — то есть кольца ветра, вращающегося в противоположном направлении, в котором вращается каждый циклон.

В отношении этих скоплений циклонов есть много нерешенных загадок. Например, остается неизвестным, почему вихри Юпитера занимают баланс между слишком сильным и слишком низким экранированием. 

Сейчас ученые исследуют, как эти циклоны могли образоваться. Одна из возможностей состоит в том, что они образовались возле полюсов, где они в настоящее время находятся. Другой, "что мы считаем более вероятным, это то, что они образовались где-то еще, а затем мигрировали к полюсам", — сказал Ли.

Как только исследователи сгенерируют компьютерные модели на основе данных от Juno, чтобы увидеть, какой из этих сценариев формирования более вероятен, они смогут начать видеть, как эти циклоны организуются в эти стабильные структуры. 

На этот вопрос может оказаться труднее ответить, "потому что это включает в себя подробное трехмерное моделирование того, как эти вихри генерируются, и есть много параметров об этих вихрях, которые мы не знаем, например, их вертикальная структура", — сказал Ли. "Но мы можем попробовать разные сценарии, чтобы увидеть, какие вертикальные структуры могут генерировать профили скорости ветра, которые мы наблюдали с этими циклонами, и двигаться дальше оттуда".

Ученые подробно рассказали о своих выводах онлайн 7 сентября в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.