Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли измерили радиоизлучение атмосферы Юпитера в диапазонах длин волн, где облака прозрачны. Наблюдатели смогли увидеть на глубине 100 километров (60 миль) под верхними слоями облаков, в значительной степени неизведанную область, где образуются облака.
Тепловое радиоизлучение планеты частично поглощается газообразным аммиаком. Основываясь на количестве абсорбции, исследователи могли определить, сколько аммиака присутствует и на какой глубине.
Изучая эти области атмосферы планеты, астрономы надеются узнать, как глобальная циркуляция и формирование облаков движутся мощным внутренним источником тепла Юпитера. Эти исследования также прольют свет на аналогичные процессы, происходящие на других планетах-гигантах в нашей Солнечной системе и на недавно открытых гигантских экзопланетах вокруг далеких звезд.«По сути, мы создали трехмерную картину газообразного аммиака в атмосфере Юпитера, которая показывает восходящие и нисходящие движения в турбулентной атмосфере», — сказал главный автор Имке де Патер, профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли.
По ее словам, карта поразительно напоминает изображения в видимом свете, сделанные астрономами-любителями и космическим телескопом Хаббл.На радиокарте показаны богатые аммиаком газы, поднимающиеся в верхние слои облаков и образующие их: облако гидросульфида аммония с температурой около 200 Кельвинов (минус 100 градусов по Фаренгейту) и облако аммиачного льда в холодном воздухе примерно 160 Кельвинов (минус 170 градусов).
Фаренгейт). Эти облака легко увидеть с Земли в оптические телескопы.И наоборот, радиокарты показывают, как воздух с низким содержанием аммиака опускается на планету, подобно тому, как сухой воздух спускается над слоями облаков на Земле.Карта также показывает, что горячие точки — так называемые, потому что они кажутся яркими на радио- и тепловизионных инфракрасных изображениях — это бедные аммиаком регионы, которые окружают планету как пояс к северу от экватора.
Между этими горячими точками находятся богатые аммиаком апвеллинги, которые приносят аммиак из глубин планеты.«С помощью радио мы можем смотреть сквозь облака и видеть, что эти горячие точки чередуются с шлейфами аммиака, поднимающимися из глубины планеты, отслеживая вертикальные колебания экваториальной волновой системы», — сказал астроном-исследователь Калифорнийского университета в Беркли Майкл Вонг.
Окончательные карты имеют лучшее пространственное разрешение, когда-либо достигнутое на радиокартах: 1300 километров.«Теперь мы видим высокие уровни аммиака, подобные тем, которые были обнаружены Галилеем с глубины более 100 километров, где давление примерно в восемь раз превышает атмосферное давление Земли, вплоть до уровней конденсации облаков», — сказал де Патер.Де Патер, Вонг и их коллеги сообщат о своих выводах и подробных картах в выпуске журнала Science от 3 июня 2016 года.
Прелюдия к приезду ЮноныО наблюдениях сообщается всего за месяц до прибытия к Юпитеру 4 июля 2016 года космического корабля НАСА Juno, который планирует, в частности, измерить количество воды в глубоких слоях атмосферы, где Очень большая система искала аммиак.«Карты, подобные нашей, могут помочь поместить свои данные в более широкую картину того, что происходит в атмосфере Юпитера», — сказала де Патер, отметив, что ее команда будет наблюдать Юпитер с помощью VLA в то же время, когда микроволновые приборы Juno исследуют воду.
По словам Брайана Батлера, соавтора и штатного астронома Национальной радиоастрономической обсерватории в Сокорро, штат Нью-Мексико, которая управляет VLA, ключом к новым наблюдениям стало обновление VLA, которое повысило чувствительность в 10 раз. «Эти карты Юпитера действительно демонстрируют мощь обновлений VLA».По словам Дэвида ДеБора, астронома-исследователя из Радиоастрономической лаборатории Калифорнийского университета в Беркли, команда наблюдала во всем диапазоне частот от 4 до 18 гигагерц (длина волны 1,7-7 см), что позволило им тщательно смоделировать атмосферу.«Теперь мы видим тонкую структуру в диапазоне от 12 до 18 гигагерц, так же, как мы видим в видимом диапазоне, особенно возле Большого Красного Пятна, где мы видим множество маленьких фигурных деталей», — сказал Вонг. «Эти следы действительно сложных восходящих и нисходящих движений».Наблюдения также разрешают загадочное несоответствие между концентрацией аммиака, обнаруженной зондом Galileo, когда он пролетел сквозь атмосферу в 1995 году — в 4,5 раза больше, чем на Солнце, — и измерениями VLA до 2004 года, которые показали гораздо меньше газообразного аммиака, чем измеряется зондом.
«Вращение Юпитера каждые 10 часов обычно размывает радиокарты, потому что для наблюдения за этими картами требуется много часов», — сказал соавтор Роберт Солт из Мельбурнского университета в Австралии. «Но мы разработали метод, позволяющий предотвратить это, чтобы избежать путаницы вместе восходящего и нисходящего потоков аммиака, что привело к ранее недооценке».Это исследование было поддержано наградами Программы исследований планетарной астрономии и внешних планет Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства.
NRAO — это учреждение Национального научного фонда, работающее по соглашению о сотрудничестве с Associated Universities, Inc.