С тех пор, как миссия НАСА «Вояджер» впервые увидела вспышки молний на Юпитере в 1979 году, считалось, что молния на планете похожа на земную и возникает только во время гроз, где вода существует во всех ее фазах — льда, жидкости и газа. На Юпитере это приведет к тому, что бури будут на расстоянии от 45 до 65 км ниже видимых облаков, и с температурами, которые колеблются около 0 °C (температура, при которой вода замерзает). «Вояджер» и все другие миссии к газовому гиганту до «Юноны» видели молнии в виде ярких пятен на вершинах облаков Юпитера, предполагая, что вспышки возникли в глубоких водных облаках. Но вспышки молний, наблюдаемые на темной стороне Юпитера эталонным устройством Juno, меняют представление ученых о погоде на газовом гиганте.
Ученые предполагают, что мощные грозы Юпитера выбрасывают кристаллы водяного льда высоко в атмосферу планеты более чем на 25 км над водяными облаками Юпитера. Там они сталкиваются с атмосферными парами аммиака, которые тают лед, образуя новый водно-аммиачный раствор. На такой большой высоте температура ниже -88 °C. Это слишком холодно для чистой жидкой воды.
На этих высотах аммиак действует как антифриз, понижая температуру плавления водяного льда и позволяя образовывать облако из водно-аммиачной жидкости. В этом новом состоянии падающие капли аммиачно-водной жидкости могут столкнуться с восходящими кристаллами водяного льда и наэлектризовать облака. Это было большим сюрпризом для ученых, поскольку водно-аммиачных облаков на Земле не существует.
Неглубокие молнии создают еще одну загадку, касающуюся внутреннего устройства атмосферы Юпитера: микроволновый радиометр Juno обнаружил, что аммиак отсутствует в большей части атмосферы Юпитера. Еще более загадочным было то, что количество аммиака изменяется по мере движения в атмосфере Юпитера.
Раньше ученые понимали, что есть небольшие карманы с недостающим аммиаком, но никто не понимал, насколько глубоко эти карманы и что они покрывают большую часть Юпитера. Ученые изо всех сил пытались объяснить истощение аммиака только аммиачно-водяным дождем, но эта теория не подтвердилась. Ученые пришли к выводу, что твердое вещество, подобное граду, может проникнуть глубже дождевых капель и поглотить больше аммиака. После открытия неглубоких молний ученые поняли, что у них есть доказательства того, что аммиак смешивается с водой высоко в атмосфере. Молния была ключевым элементом головоломки, подчеркивают ученые.
Вторая статья, опубликованная вчера в Journal of Geophysical Research: Planets, предполагает странное сочетание 2/3 воды и 1/3 газообразного аммиака, которое становится семенем для юпитерианских градин. Состоящие из слоев водно-аммиачной слякоти и льда, покрытых более толстой водно-ледяной коркой, они образуются так же, как град на Земле — увеличиваясь в размерах при движении вверх и вниз в атмосфере.
В конце концов эти градины становятся такими большими, что даже восходящие потоки не могут их удержать, и они падают глубже в атмосферу, сталкиваясь с еще более высокими температурами, где они в конечном итоге полностью испаряются. Их действие уносит аммиак и воду на глубокие уровни атмосферы планеты.
Объединение этих двух результатов имело решающее значение для разгадки тайны пропавшего на Юпитере аммиака. Как выяснилось, аммиак на самом деле не отсутствует; он просто переносится вниз, замаскировавшись путем смешивания с водой. Решение этой теории очень простое и элегантное: когда вода и аммиак находятся в в жидком состоянии, они невидимы для нас до тех пор, пока не достигнут глубины, на которой они испаряются, — а это довольно глубоко и недоступно для наблюдений.
Понимание метеорологии Юпитера позволяет ученым развивать теории атмосферной динамики для всех планет в нашей Солнечной системе, а также для экзопланет, обнаруживаемых за ее пределами. Сравнение того, как сильные штормы и физика атмосферы работают в Солнечной системе, позволяет ученым-планетологам проверять теории в разных условиях.
Читать также
Посмотрите, что случится, если черная дыра не будет мешать образованию звезд
Исследователи выяснили, как паразиты научились жить без кислорода
Путин разрешил сплошную вырубку лесов на Байкале. Что теперь будет?