В то время как Большое красное пятно Юпитера является постоянной особенностью планеты на протяжении веков, астрономы Калифорнийского университета в Беркли обнаружили столь же крупные пятна на северном и южном полюсах планеты, которые появляются и исчезают, казалось бы, случайным образом.
Овалы размером с Землю, видимые только в ультрафиолетовом диапазоне волн, заложены в слоях стратосферной дымки, закрывающей полюса планеты. Темные овалы, когда их видят, почти всегда располагаются чуть ниже ярких зон полярных сияний на каждом полюсе, которые напоминают земные северное и южное сияния. Пятна поглощают больше ультрафиолета, чем окружающее пространство, поэтому на снимках космического телескопа НАСА «Хаббл» они кажутся темными. На ежегодных снимках планеты, сделанных «Хабблом» в период с 2015 по 2022 год, темный ультрафиолетовый овал появляется на южном полюсе в 75% случаев, в то время как на северном полюсе темные овалы появляются только на одном из 8 снимков.
Темные ультрафиолетовые овалы намекают на необычные процессы, происходящие в сильном магнитном поле Юпитера, которые распространяются вниз к полюсам и глубоко в атмосферу, гораздо глубже, чем магнитные процессы, вызывающие северные сияния на Земле. Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли и их коллеги сообщили об этом явлении в журнале Nature Astronomy.
Темные ультрафиолетовые овалы были впервые обнаружены «Хабблом» в конце 1990-х годов на северном и южном полюсах, а затем на северном полюсе космическим аппаратом «Кассини», пролетавшим мимо Юпитера в 2000 году, но они не привлекли особого внимания. Однако когда студент Калифорнийского университета в Беркли Трой Цубота провел систематическое исследование последних снимков, полученных «Хабблом», он обнаружил, что овалы часто встречаются на южном полюсе – он насчитал 8 южных ультрафиолетовых темных овалов (SUDO) в период с 1994 по 2022 год.
Астрономы предположили, что темный овал, вероятно, создаётся вихрем, возникающим, когда линии магнитного поля планеты испытывают трение в двух очень отдалённых местах: в ионосфере, где астрономы ранее обнаружили вращение с помощью наземных телескопов, и в слое горячей ионизированной плазмы вокруг планеты, которую испускает вулканический спутник Ио.
Вихрь вращается быстрее всего в ионосфере, постепенно ослабевая по мере того, как он достигает каждого более глубокого слоя. Подобно торнадо, опускающемуся на пыльную землю, самые глубокие слои вихря перемешивают туманную атмосферу, создавая плотные пятна, которые наблюдали ученые. Неясно, поднимает ли перемешивание дымку снизу или создает дополнительный туман.
Судя по наблюдениям, овалы формируются в течение месяца и рассеиваются через пару недель. Дымка в темных овалах в 50 раз плотнее, чем обычная концентрация, что говорит о том, что она образуется из-за динамики вихрей, а не из-за химических реакций, вызванных высокоэнергетическими частицами верхних слоев атмосферы. Время и место этих энергичных частиц не коррелируют с появлением темных овалов.
«Изучение связей между различными атмосферными слоями очень важно для всех планет, будь то экзопланета, Юпитер или Земля. Мы видим свидетельства процесса, связывающего все в системе Юпитера – от внутреннего динамо, спутников и их плазменных торий до ионосферы и стратосферного тумана. Поиск таких примеров помогает нам понять планету в целом», – заключили ученые.
