Sonda Juno rozwiązuje 39-letnią zagadkę błyskawic na Jowiszu

Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/JunoCam

Odkąd statek kosmiczny NASA Voyager 1 przeleciał obok Jowisza w marcu 1979 roku, naukowcy zastanawiali się nad pochodzeniem błyskawic na Jowiszu. Podczas tego przelotu potwierdzono  istnienie błyskawic jowiszowych, o których teoretyzowano od stuleci. Ale kiedy poczciwa sonda przemknęła obok gazowego olbrzyma, zebrane przez nią dane pokazały, że sygnały radiowe związane z błyskawicami nie przypominają sygnałów radiowych wytwarzanych przez błyskawice na Ziemi.

W nowym artykule opublikowanym dzisiaj w Nature, naukowcy z misji Juno opisują, w jaki sposób błyskawice na Jowiszu jest w rzeczywistości analogiczna do błyskawic na Ziemi. W niektórych aspektach jednak oba rodzaje błyskawic są całkowitymi przeciwieństwami.

„Bez względu na to, na której planecie jesteście, błyskawice działają jak nadajniki radiowe – wysyłając fale radiowe, rozświetlając niebo”, mówi Shannon Brown z Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii, naukowiec misji Juno i główny autor artykułu. „Ale do czasów sondy Juno wszystkie sygnały zarejestrowane przez sondy kosmiczne [Voyager 1 oraz 2, Galileo, Cassini] były ograniczone do detekcji wizualnych lub zakresu kilohercowego spektrum radiowego, pomimo poszukiwania sygnałów w zakresie megaherców. Stworzono wiele teorii, które miały tłumaczyć tę zagadkę, jednak żadna z nich nie stanowiła wystarczająco przekonującego rozwiązania. ”

I wtedy nadeszły czasy sondy Juno, która krąży wokół Jowisza od 4 lipca 2016 r. Wśród zestawu bardzo czułych instrumentów zainstalowanych na jej pokładzie znajduje się Radiometr mikrofalowy (MWR), który rejestruje emisję z gazowego olbrzyma na szerokim spektrum częstotliwości.

„W danych z ośmiu naszych pierwszych ośmiu bliskich przelotów w pobliżu planety, MWR wykrył 377 wyładowań atmosferycznych” – mówi Brown. „Zostały one zarejestrowane w zakresie megaherców i gigaherców, co charakteryzuje także ziemskie wyładowania atmosferyczne. Uważamy, że powodem, dla którego jako jedyni zarejestrowaliśmy te sygnały jest fakt, że sonda Juno przelatuje bliżej wyładowań niż jakakolwiek sonda w historii, i skanujemy częstotliwości radiowe, które przechodzą łatwo przez jonosferę Jowisza. ”


Potrzebujemy Twojego wsparcia.

Puls Kosmosu:

  • powstaje w czasie wolnym od zajęć,
  • nie zarabia na reklamach,
  • nie sprzedaje zbędnych gadżetów.

Popularyzujemy naukę, bo wiemy, że tak trzeba, że nikt nie zrobi tego za nas.

Pozwól nam kontynuować naszą misję – wesprzyj nas na Patronite.

Dołącz do 57 obecnych patronów, dzięki którym czytasz dzisiaj ten artykuł.


Podczas gdy odkrycie to pokazało w jaki sposób błyskawica Jowisza jest podobna do błyskawic na Ziemi, nowy artykuł zauważa także, że miejsce powstawania błyskawic na Jowiszu różni się od tego na Ziemi.

„Rozkład błyskawic na Jowiszu jest odwrotny względem tego na Ziemi” – mówi Brown. „W pobliżu biegunów Jowisza jest dużo aktywności, ale w pobliżu równika nie ma prawie nic. Możesz zapytać każdego, kto żyje w tropikach – na naszej planecie tak nie jest.”

Dlaczego pioruny gromadzą się w pobliżu równika na Ziemi i w pobliżu biegunów na Jowiszu? Spójrz na rozkład ciepła.

Ziemia czerpie ogromną większość ciepła z zewnątrz dzięki promieniowaniu słonecznemu, dzięki uprzejmości naszego Słońca. Ponieważ nasz równik otrzymuje najwięcej światła słonecznego, ciepłe wilgotne powietrze unosi się tam (przez konwekcję) swobodniej, co napędza potężne burze, które wytwarzają błyskawice.

Orbita Jowisza jest pięć razy dalej od Słońca niż orbita Ziemi, co oznacza, że ​​gigantyczna planeta otrzymuje 25 razy mniej światła słonecznego niż Ziemia. Ale nawet jeśli atmosfera Jowisza czerpie większość ciepła z wnętrza planety, nie sprawia to, że promienie słoneczne nie mają znaczenia. Zapewniają one trochę ciepła, podgrzewając równik Jowisza bardziej niż bieguny – tak samo jak rozgrzewają Ziemię. Naukowcy są przekonani, że ogrzewanie na równiku Jowisza wystarczy, aby stworzyć stabilność w górnych warstwach atmosfery, hamując wzrost ciepłego powietrza od wewnątrz. Bieguny, które nie otrzymują tego ciepła w górnych warstwach atmosfery, a zatem nie charakteryzuje ich stabilność atmosferyczna, umożliwiają wzrost ciepłych gazów z wnętrza Jowisza, napędzając konwekcję, a zatem tworząc warunki idealne do wyładowań.

„Wyniki te mogą pomóc nam lepiej zrozumieć skład, krążenie i przepływy energii na Jowiszu” – powiedział Brown. Ale tu pojawia się inne pytanie: „Nawet jeśli widzimy piorun w pobliżu obu biegunów, dlaczego nagrywa się go głównie na północnym biegunie Jowisza?”

W drugim artykule naukowym o błyskawicach na Jowiszu opublikowanym dzisiaj w Nature Astronomy, Ivana Kolmašová z Czeskiej Akademii Nauk w Pradze, wraz ze współpracownikami, prezentuje największą bazę danych nisko-częstotliwościowych emisji radiowych wokół Jowisza. Zbiór danych obejmujący ponad 1600 sygnałów, zebranych przez instrument Waves, jest prawie dziesięciokrotnie większy od danych zarejestrowanych przez sondę Voyager 1. Juno wykryła najwyższe tempo na poziomie czterech uderzeń pioruna na sekundę (podobnie jak w przypadku burz na Ziemi), co stanowi sześciokrotność największej intensywności zarejestrowanej przez sondę Voyager 1.

„Te odkrycia możliwe były tylko w przypadku Juno” – powiedział Scott Bolton, główny badacz Juno z Southwest Research Institute w San Antonio. „Nasza unikalna orbita pozwala sondzie zbliżać się do Jowisza bardziej niż kiedykolwiek wcześniej, więc siła sygnałów emitowanych przez planetę jest tysiąc razy silniejsza niż w przypadku innych sond.

Źródło: JPL