Специалисты миссии “Юнона” опубликовали свой первый набор данных о количестве воды в атмосфере Юпитера. Стоит отметить, что это знаковое событие для планетологов, потому что первые в истории данные о воде газового гиганта были опубликованы уже в далёком 1995 году от миссии “Галилео”.
Опубликованные недавно в журнале Nature Astronomy результаты миссии “Юноны” показывают, что на экваторе вода составляет около 0,25 процента всех молекул атмосферы Юпитера. Это почти в три раза больше, чем на Солнце. Это данные о наличии воды в газовом гиганте являются первыми с тех пор, как миссия “Галилео” в 1995 году предположила, что Юпитер может быть чрезвычайно обезвоженным даже по сравнению с Солнцем. Это сравнение основано не на жидкой воде, а на присутствии её компонентов – кислорода и водорода.
Здесь изображён регион экватора Юпитера. Снимок от аппарата “Юнона”, 1 сентября 2017 года. Источник: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill
Точная оценка общего количества воды в атмосфере Юпитера была одной из главных целей планетологов на протяжении десятилетий: оценка этой цифры в газовом гиганте представляет собой критический недостающий фрагмент головоломки о формировании нашей Солнечной системы. Юпитер, вероятно, был первой планетой, которая сформировалась, и он содержит большую часть газа и пыли, которые не были поглощены Солнцем.
Ведущие теории о его образовании основываются на количестве воды, которую впитала планета. Обилие воды также имеет важное значение для исследования метеорологии газового гиганта, то есть понимания того, как потоки ветра перемещаются на Юпитере, и его внутренней структуры. В то время как молния, то есть явление, обычно возникающее в присутствии влаги, обнаруженная на Юпитере “Вояджером” и другими космическими аппаратами, подразумевала наличие воды, а точная оценка количества воды глубоко в атмосфере Юпитера оставалась неясной.
Прежде чем в декабре 1995 года зонд “Галилео” перестал передавать данные, произошло это за 57 минут до спуска на Юпитер, он успел передать по радио спектрометрические измерения количества воды в атмосфере газового гиганта на глубине до 120 километров, где атмосферное давление достигает значений 22 атмосферы. Учёные, обрабатывающие эти данные, были не на шутку встревожены, выявив в десять раз меньше воды, чем ожидалось.
Ещё более удивительно было следующее: количество воды, измеренное зондом “Галилео”, увеличивалось, чем глубже погружался аппарат. Воду удавалось фиксировать даже там, где, согласно теории, атмосфера должна быть хорошо перемешана. Дело в том, что в такой атмосфере содержание воды постоянно по всей области и, скорее всего, представляет собой среднее значение по всей планете. Другими словами, оно, скорее всего, является репрезентативным. В сочетании с инфракрасной картой, полученной в то же время наземным телескопом, результаты показали, что миссия зонда “Галилео”, возможно, просто была в этом плане неудачной и попала необычайно сухое и тёплое метеорологическое пятно на Юпитере.
“Как только мы начинаем думать, что всё выяснили, Юпитер напоминает нам о том, как много нам ещё предстоит узнать. Неожиданное открытие “Юноны” о том, что атмосфера не была хорошо перемешана даже под верхушками облаков, является для нас загадкой, которую мы всё ещё пытаемся разгадать. Никто бы не подумал, что вода может быть настолько изменчива на одной планете”, – Скотт Болтон, главный учёный миссии “Юнона” в Юго-Западном исследовательском институте в Сан-Антонио.
“Юнона” была отправлена в полёт в 2011 году. Из-за предыдущего негативного опыта зонда “Галилео” новая миссия запрограммирована получать данные о наличии воды в больших больших областях огромной планеты. Для этих целей был разработан новый прибор – микроволновый радиометр MWR, который наблюдает Юпитер сверху с помощью шести антенн, измеряющих температуру атмосферы на нескольких глубинах одновременно.
Работа микроволнового радиометра основана на факте того, что вода поглощает только определённые длины волн микроволнового излучения. Именно этот принцип используется микроволновыми печами для быстрого нагрева пищи. Измеренная температура является тем фиксатором, который ограничивает количество воды и аммиака в глубокой атмосфере, поскольку обе эти молекулы поглощают микроволновое излучение.
Изображение облаков Юпитера в инфракрасном диапазоне. Именно такое представление позволяет судить специалистам о количестве воды в атмосфере. Съёмка 16 декабря 2017 года. Источник: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill
Команда “Юноны” использовала данные, собранные во время первых восьми научных витков аппарата мимо Юпитера. Первоначально исследования сосредоточились в экваториальной области, потому что атмосфера там оказалась лучше перемешанной даже на глубине, чем в других регионах. Со своего орбитального положения радиометр смог собрать данные с гораздо большей глубины атмосферы Юпитера, равной 150 километров, где давление достигает почти 33 атмосфер.
“Мы обнаружили, что воды на экваторе больше, чем измерил зонд “Галилео”. Поскольку экваториальная область на Юпитер уникальна, мы должны сравнить эти результаты с тем, сколько воды находится в других регионах”, – Ченг Ли, учёный миссии из Калифорнийского университета в Беркли.
53-дневная орбита “Юноны” медленно смещается на север, как, собственно, и было задумано. Получается так, что с каждым облётом всё большая площадь северного полушария Юпитера становится исследованной. Научная команда миссии стремится проследить за тем, как содержание воды в атмосфере меняется в зависимости от широты и региона, а также за тем, что могут показать богатые циклонами полюса о глобальном распределении воды этого газового гиганта.
24-й научный виток “Юноны” над Юпитером состоялся 17 февраля 2020 года. Следующий состоится 10 апреля этого же года.
“Каждый облёт Юпитера, это событие какого-то нового открытия. Исследуя Юпитер мы всегда находим что-то новое. “Юнона” преподала нам важный урок: чтобы проверить свои теории, мы должны подойти к планете достаточно близко и, если можно так сказать, познакомиться с ней лично”.
По информации Лаборатории реактивного движения НАСА.
Источник: