Ученые узнали, какая погода на Юпитере и почему она такова

Погода на Юпитер имеет некоторые удивительные сходства с атмосферными явлениями на Земле, но есть и вещи, которые трудно объяснить.

Теперь ученые предложили объяснение необычного состава диких облаков Юпитера: во время мощных бурь с грозами и молниями планета выбрасывает град в виде огромных комков из аммиака и воды.

Эти шарики имеют консистенцию мокрого снега или ледяной кашицы, похожей на слаш из магазина.

Это лучшее объяснение, которое астрономы имеют сегодня, чтобы понять, почему атмосфера Юпитера — а также Сатурна, Урана и Нептуна — имеет такую неравномерную концентрацию аммиака.

«Мы из Имке (де Патер) оба подумали: „Этого просто не может быть“, — говорит планетолог Крис Меккель из Университета Калифорнии в Беркли, руководитель исследования.

— Чтобы все это произошло, должно совпасть так много факторов, что кажется чрезвычайным.

Я три года пытался опровергнуть эту гипотезу и не смог».

Гипотеза впервые появилась в 2020 году, когда ученые, исследуя данные по аппарату Juno, предположили необычный механизм взаимодействия аммиака и воды в верхних слоях атмосферы Юпитера.

Они предположили, что мощные бури могут выбрасывать воду на большую высоту, где она сталкивается с расплавляющими ее парами аммиака.

Затем в холоде вода и аммиак снова замерзают вместе.

«На этих высотах аммиак действует как антифриз, снижая температуру замерзания воды и позволяя образование жидкого облака из аммиака и воды», — поясняет планетология Гайди Бекер из Лаборатории реактивного движения NASA.

облака из аммиака и воды не существуют на Земле».

Чтобы проверить эту гипотезу, Меккель и его коллеги — Имке де Патер из UC Berkeley и Хуажи Ге из Caltech — проанализировали данные от Juno и телескопа Габбл, полученные в июле 2017 года во время пролета продолжающегося гигантской бури.

Юпитер имеет бурную атмосферу с множеством бурь, не имеющих аналогов на Земле.

Но большинство из них поверхностны.

В новом исследовании, которое проходит рецензирование, ученые описывают трехмерную структуру верхней атмосферы Юпитера.

Оказалось, что основные погодные явления составляют всего 10–20 км в глубину.

Однако некоторые бури — особенно циклоны, облака, насыщенные аммиаком и грозы — прорываются глубже в тропосферу.

«Каждый раз, когда мы смотрим на Юпитер, мы видим только поверхность.

Но некоторые явления — как эти штормы — пробиваются сквозь нее», — говорит Меккель.

— «Мы показываем, что верхняя часть атмосферы — действительно плохой индикатор происходящего внутри планеты».

Такие «мокрые снежки» (mushballs) практически изменяют состав атмосферы.

Они падают, уменьшая количество аммиака в верхних слоях до глубины около 150 км, но перенося его дальше внутрь планеты.

Раньше ученые не знали, куда исчезает аммиак.

Mushballs дают ответ.

Вода поднимается из глубины, смешивается с аммиаком в пропорции 3:1, затем замерзает и падает назад, испаряясь в более глубоких слоях.

Для этого нужны исключительные условия: сильные восходящие потоки и очень быстрое смешивание, чтобы шарики могли вырасти достаточно большими и пережить падение.

Ключевым доказательством стал особый участок на радиокарте Juno.

«Мы увидели пятно под облаком, которое выглядело либо как охлаждение (таяние льда), либо как повышение уровня аммиака — то есть выделение аммиака.

Единственным объяснением обоих эффектов были именно mushballs», — говорит Мекель.

Ученые считают, что такой механизм может действовать не только на Юпитере, но и других газовых гигантах — и, возможно, даже на экзопланетах.