Coś dziwnego dzieje się w atmosferze Jowisza
Naukowcy zakończyli najdłuższe w historii badania śledzące temperatury w górnej troposferze Jowisza, warstwie atmosfery, gdzie tworzą się charakterystyczne kolorowe pasiaste chmury. Okazało się, że temperatury pasów i stref Jowisza zmieniają się w czasie.
Troposfera Jowisza ma wiele wspólnego z atmosferą ziemską – tworzą się tam chmury i powstają burze. Aby zrozumieć tę aktywność pogodową, naukowcy muszą badać pewne właściwości, w tym wiatr, ciśnienie, wilgotność i temperaturę. Warto pamiętać, że Jowisz nie przechodzi przez sezonowe zmiany jak Ziemia, mówiąc inaczej, planeta nie ma pór roku. Na Ziemi przejścia pogodowe pomiędzy zimą, wiosną, latem i jesienią są wynikiem pochylenia osi planety w kierunku płaszczyzny, w której krąży ona wokół Słońca. To 23-stopniowe nachylenie sprawia, że różne części globu otrzymują różne ilości światła słonecznego w ciągu roku. Jednak oś Jowisza jest nachylona w kierunku płaszczyzny orbity olbrzymiej planety tylko o 3 stopnie, co oznacza, że ilość promieni słonecznych docierających do różnych części powierzchni Jowisza w ciągu długiego roku prawie się nie zmienia. Mimo to nowe badania wykazały okresowe wahania temperatury zachodzące wokół pokrytego chmurami globu planety.
Od czasu misji NASA Pioneer 10 i 11 w latach 70-tych XX wieku badacze wiedzą, że chłodniejsze temperatury są związane z jaśniejszymi, bielszymi pasami Jowisza, podczas gdy ciemniejsze, brązowoczerwone pasma (zwane pasami) są miejscami, gdzie panują cieplejsze temperatury. Dotąd jednak nie mieliśmy wystarczających danych, aby zrozumieć, jak temperatury zmieniają się w dłuższym czasie. Nowe badania przyniosły ważne informacje na ten temat. Naukowcy badali obrazy jasnej podczerwonej poświaty (niewidocznej dla ludzkiego oka), która widoczna jest nad cieplejszymi obszarami atmosfery, bezpośrednio mierząc temperatury Jowisza ponad kolorowymi chmurami. Zebrali obrazy w regularnych odstępach czasu podczas trzech orbit Jowisza wokół Słońca, z których każda trwa 12 lat ziemskich.
Czterdzieści lat pomiarów atmosfery Jowisza przez sondy kosmiczne i teleskopy naziemne ujawniło dziwne wzorce pogodowe na największej planecie Układu Słonecznego, w tym gorące i zimne okresy podczas długiego roku jowiszowego. Okazuje się, że atmosfera Jowisza wykazuje pewne naturalne cykle. Aby zrozumieć, co napędza dziwne wzorce pogodowe oraz dlaczego występują one w tych szczególnych skalach czasowych, należy zbadać atmosferę planety powyżej i poniżej warstw chmur. Te „niesezonowe sezony” mogą mieć coś wspólnego ze zjawiskiem znanym jako telekoneksja (ang. teleconnection). Telekoneksja w naukach o atmosferze odnosi się do anomalii klimatycznych powiązanych ze sobą na dużych odległościach (zwykle tysiącach kilometrów). Telekoneksja jest obserwowana w atmosferze ziemskiej od XIX wieku, przede wszystkim w słynnym cyklu La Niña / El Niño, znanym również jako Oscylacja Południowa. Początkowo zauważono związek w różnicach ciśnień atmosferycznych miesięcznych lub sezonowych pomiędzy wyspami Tahiti a Darwin (Australia) – ciśnienia są przeciwnie skorelowane (np. wzrost ciśnienia na południowym Oceanie Indyjskim jest związany ze spadkiem ciśnienia na Pacyfiku). Również zmiany w huraganowych wiatrach zachodniego Pacyfiku odpowiadają zmianom opadów w dużej części Ameryki Północnej, według National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
W nowych badaniach naukowcy odkryli, że na Jowiszu, gdy temperatury rosną na określonych szerokościach geograficznych na półkuli północnej, te same szerokości na półkuli południowej ochładzają się, prawie jak idealne lustrzane odbicie. Naukowcy wysnuli przypuszczenie, że związek między tym, jak temperatury zmieniały się na bardzo odległych szerokościach geograficznych jest podobny do zjawiska, które obserwujemy na Ziemi, gdzie wzorce pogodowe i klimatyczne w jednym regionie mogą mieć zauważalny wpływ na pogodę w innych miejscach, z wzorcami zmienności związanymi z telekoneksją. Pomiary ujawniły również, że kiedy temperatury rosną w stratosferze, górnej warstwie atmosfery Jowisza, spadają w troposferze, najniższej warstwie atmosferycznej, gdzie występują takie zjawiska pogodowe, jak potężne burze jowiszowe.
Badania obejmowały dane od 1978 roku, zebrane przez jedne z najlepszych teleskopów naziemnych, w tym Very Large Telescope w Chile, NASA's Infrared Telescope Facility i Subaru Telescope w Mauna Kea Observatories na Hawajach. Naukowcy wykorzystali również dane z sond kosmicznych, takich jak sondy Voyager, które przeleciały obok Jowisza w 1979 roku, oraz misji Cassini, która przeleciała obok gazowego giganta w 2001 roku w drodze do Saturna.
Badania przeprowadzone przez naukowców będą służyły lepszemu poznaniu atmosfery Jowisza oraz innych planet gazowych, a także dowiedzeniu się, czy na wszystkich planetach mających atmosferę pojawiają się podobne wzorce pogodowe. Dotąd badacze wiedzieli, że atmosfera Jowisza ma zimniejsze regiony, które widoczne w jaśniejszych kolorach i cieplejsze, które pojawiają się jako brązowawe pasma. Nowe badanie, które obejmuje okres trzech lat jowiszowych, po raz pierwszy ujawniają, jak te wzorce zmieniają się w dłuższych okresach.
Najnowsze wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie „Nature Astronomy” 19 grudnia 2022 roku.
Opracowano na podstawie:
40-Year Study Finds Mysterious Patterns in Temperatures at Jupiter
