Przy pomocy Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), w której Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) jest partnerem, zespół astronomów po raz pierwszy zmierzył w sposób bezpośredni wiatry w środkowej atmosferze Jowisza. Analizując następstwa kolizji z kometą z lat 90., naukowcy odkryli niezwykle silne wiatry, o prędkościach do 1450 km/h, w pobliżu biegunów Jowisza. Mogą one reprezentować coś, co grupa badawcza opisała jako „unikalną meteorologiczną bestię w naszym Układzie Słonecznym”.

Wizualizacja wiatrów stratosferycznych w pobliżu południowego bieguna Jowisza

Jowisz słynie z charakterystycznych czerwonych i białych pasm: wirujących chmur poruszającego się gazu, których astronomowie tradycyjnie używają do śledzenia wiatrów w niższych warstwach atmosfery planety. W pobliżu biegunów astronomowie widzieli również dynamiczne poświaty zwane zorzami, które wydają się być związane z silnymi wiatrami w górnej warstwie atmosfery Jowisza. Ale do tej pory badacze nie byli w stanie bezpośrednio mierzyć przebiegu wiatrów pomiędzy tymi dwoma warstwami atmosferycznymi – w stratosferze.

Mierzenie prędkości wiatru w stratosferze Jowisza przy pomocy techniki śledzenia chmur jest niemożliwe z powodu braku obłoków w tej części atmosfery. Jednak astronomowie otrzymali pomoc w formie alternatywnej metody pomiarowej: od komety Shoemaker–Levy 9, która w spektakularny sposób zderzyła się z gazowym olbrzymem w 1994 roku. To uderzenie wytworzyło nowe cząsteczki w stratosferze Jowisza, gdzie od tamtej pory poruszają się wraz z wiatrami.

Zespół astronomów, którym kieruje Thibault Cavalié z Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux we Francji, prześledził jedną z tych cząsteczek – cyjanowodór – aby bezpośrednio zmierzyć stratosferyczne „dżety” na Jowiszu. Naukowcy używają tutaj słowa „dżety” w odniesieniu do wąskich pasm wiatru w atmosferze, podobnie jak strumienie (dżety) na Ziemi.

„Najbardziej spektakularnym rezultatem jest istnienie silnych dżetów (strumieni) o prędkościach do 400 metrów na sekundę, które są zlokalizowane poniżej zórz polarnych, blisko biegunów” mówi Cavalié. Prędkości tych wiatrów, odpowiadające około 1450 km/h, ponad dwukrotnie przekraczają maksymalne prędkości osiągane w jowiszowej Wielkiej Czerwonej Plamie oraz ponad trzykrotnie prędkości wiatrów mierzone w najsilniejszych tornadach na Ziemi.

Kometa Shoemaker–Levy 9 uderzająca w Jowisza w 1994 roku

„Nasza detekcja wskazuje, że strumienie te mogą zachowywać się jak gigantyczny wir o średnicy do czterech razy większej niż Ziemia i wysokości około 900 kilometrów” wyjaśnia współautor Bilal Benmahi, również z Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux. „Wir tej wielkości byłby unikalną meteorologiczną bestią w naszym Układzie Słonecznym” dodaje Cavalié.

Astronomowie byli świadomi istnienia silnych wiatrów w pobliżu biegunów Jowisza, ale znacznie wyżej w atmosferze, setki kilometrów ponad obszarem analizowanym w nowych badaniach, których wyniki zostały opublikowane 18 marca w Astronomy & Astrophysics. Poprzednie badania przewidywały, że wiatry w górnej atmosferze spowalniają prędkość i zanikają na długo przed osiągnięciem stratosfery. „Nowe dane z ALMA pokazują nam coś przeciwnego” mówi Cavalié, dodając, że znalezienie silnych wiatrów stratosferycznych w pobliżu biegunów Jowisza było „prawdziwą niespodzianką”.

Wyostrzanie Jowisza

Zespół użył 42 z 66 precyzyjnych anten ALMA, rozmieszczonych na pustyni Atakama w północnym Chike. Przeanalizowano molekuły cyjanowodoru poruszające się w stratosferze Jowisza od momentu uderzenia Shoemaker–Levy 9. Dane z ALMA pozwoliły na zmierzenie przesunięcia dopplerowskiego — niewielkich zmian w częstotliwości promieniowania emitowanego przez molekuły – spowodowanego przez wiatry w tym regionie planety. „Mierząc to przesunięcie byliśmy w stanie wydedukować prędkość wiatrów podobnie jak ktoś mógłby ustalić prędkość przejeżdżającego pociągu na podstawie zmiany częstotliwości jego gwizdu” wyjaśnia współautor badań Vincent Hue, planetolog w Southwest Research Institute w USA.

Poza zaskakującymi wiatrami polarnymi, zespół użył także ALMA do potwierdzenia istnienia silnych wiatrów stratosferycznych wokół równika planety, bezpośrednio mierząc ich prędkość (także po raz pierwszy). Strumienie dostrzeżone w tej części planety mają średnie prędkości około 600 km/h.

Obserwacja ALMA, potrzebne do śledzenie wiatrów stratosferycznych na obu biegunach i równiku Jowisza, zajęły mniej niż 30 minut czasu teleskopu. „Duży poziom szczegółów, który osiągnęliśmy w tak krótkim czasie, demonstruje moc obserwatorium ALMA” mówi Thomas Greathouse, naukowiec z Southwest Research Institute w USA, współautor badań. „Dla mnie to zdumiewające zobaczyć pierwsze bezpośrednie pomiary tych wiatrów.”

„Wyniki ALMA otwierają nowe okno do badań obszarów zorzowych Jowisza, co było mocno niespodziewane jeszcze kilka miesięcy temu” mówi Cavalié. „Przygotowało to także grunt pod podobne, ale bardziej obszerne pomiary, które mają być wykonane w ramach misji JUICE i jej instrumentu pracującego na falach submilimetrowych” dodaje Greathouse, odnosząc się do szykownej przez Europejską Agencję Kosmiczną misji JUpiter ICy moons Explorer, która ma wystartować w kosmos w przyszłym roku.

Naziemny teleskop ESO, Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), który będzie miał pierwsze światło w późniejszych latach tej dekady, także zbada Jowisza. Teleskop będzie w stanie uzyskiwać bardzo szczegółowe obserwacje zórz polarnych planety, dając nam dalszy wgląd w atmosferę Jowisza.

 

 

Źródło: eso.org
0 0 vote
Article Rating