Маленькие молнии, водно-аммиачный град и другие сюрпризы миссии к Юпитеру

Вода – ключевое вещество в метеорологии планет. Вызванные динамикой воды земные штормы порождают грозы, которые, как считается, связаны с регионами, где сосуществуют несколько агрегатных состояний H₂O (твердое, жидкое и газообразное). Как и на Земле, вода Юпитера перемещается из-за гроз. Считается, что они образуются в глубокой атмосфере планеты, примерно на 50 километров ниже видимых облаков, где температура близка к 0 градусов Цельсия. Когда эти вихри достаточно сильны, они переносят кристаллы водяного льда в верхние слои атмосферы.

В статьях, опубликованных в журнале Nature, международная команда планетологов заявляет, что, когда эти кристаллы взаимодействуют с газообразным аммиаком, он действует как антифриз, превращая лед в жидкость. На Юпитере, как и на Земле, вода, смешанная с аммиаком в отношении 2:1, будет оставаться жидкой до температуры минус 100 градусов Цельсия.

«Кристаллы льда, которые были подняты высоко в атмосферу Юпитера, плавятся под действием газообразного аммиака, образуя водно-аммиачную жидкость, и становятся зернами экзотического аммиачного града. Его шарики опускаются все ниже в атмосферу, пока не испарятся. Этот механизм уносит аммиак и воду на глубокие уровни атмосферы крупнейшего газового гиганта Солнечной системы», – объясняют исследователи.

Измерения космического аппарата NASA «Juno» показали, что, хотя аммиак в изобилии находится вблизи экватора Юпитера, он в значительной степени присутствует практически по всей планете, истощаясь на глубине с очень высоким давлением.

Чтобы объяснить открытие вариативности аммиака в глубоких частях газовой оболочки Юпитера, исследователи разработали модель атмосферного перемешивания, которая показала, что неоднородность аммиака напрямую связана с грозами и образованием водно-аммиачного града.

Также в одной из представленных статей сообщается о наблюдениях одной из камер «Juno» вспышек молний в верхней атмосфере Юпитера. Электрические разряды выглядят как яркие пятна на верхушках облаков, размеры которых пропорциональны их глубине в атмосфере газового гиганта. В отличие от предыдущих миссий, которые наблюдали молнии только в глубоких слоях, близость «Juno» к планете позволила зонду обнаружить более мелкие разряды.

«Эти молнии происходят из регионов, где температура ниже минус 66 градусов Цельсия и где нельзя обнаружить «чистую» воду в жидком состоянии. Однако присутствие жидкости имеет решающее значение для процесса генерации молний. Обнаружение вспышек на высотах, где может образовываться жидкая водно-аммиачная смесь, является наблюдательным подтверждением того, что механизм образования града действительно может работать в атмосфере Юпитера», – заключили исследователи.

Стоит отметить, что изучение метеорологии Юпитера и других еще неисследованных планет-гигантов, таких как Уран и Нептун, должно позволить астрономам лучше понять поведение их аналогов за пределами Солнечной системы.