Астрономы объяснили феномен юпитерианских молний

Молнии на Юпитере долгое время оставались загадкой для ученых. Однако благодаря данным, собранным зондом «Юнона» в 2018 году, специалистам удалось определить, что на газовом гиганте и на Земле эти явления достаточно схожи, хотя молнии на Юпитере все же имеют некоторую странность.
Штормы – нередкое явление в атмосфере Юпитера, поэтому ученые полагали, что на газовом гиганте должны возникать и молнии.

Это предполагалось в течение длительного времени – когда же «Вояджер-1» в 1979 году приблизился к Юпитеру, гипотеза подтвердилась. Позже наличие молний в атмосфере планеты подтвердили наблюдения, сделанные зондами «Вояджер-2», «Галилео» и «Кассини». В частности, «Вояджер» детектировал низкочастотные радиосигналы, создаваемые грозовыми разрядами, – их назвали «вистлерами» (от англ. whistle – свистеть).
При этом, однако, в сравнении с молниями на Земле молнии на Юпитере имели странное отличие. «На любой планете разряды молний выступают в роли радиопередатчика – вспыхивая в небе, они передают радиоволны», – отмечает Шеннон Браун (Shannon Brown), исследователь из Лаборатории реактивного движения NASA. – Однако до исследований «Юноны» молнии на Юпитере либо детектировались оптически, либо же их сигналы обнаруживались в килогерцовом диапазоне, несмотря на то что их искали в мегагерцовом. Для объяснения этого предлагалось множество теорий, однако ни одна из них не была достаточно убедительной».
В 2018 году ученые впервые смогли детектировать электромагнитные волны, распространяющиеся в атмосфере Юпитера, в мегагерцовом диапазоне – благодаря новым высокочувствительным инструментам зонда «Юнона» (в особенности – инструменту Microwave Radiometer Instrument (MWR)). Всего, по словам Брауна, за первые восемь пролетов MWR обнаружил 377 разрядов молний в мегагерцовом и гигагерцовом диапазонах – в этих же диапазонах сигналы передают и молнии на Земле. Браун полагает, что тогда это удалось впервые из-за того, что «Юнона» подлетела к молниям как никогда близко, а также потому, что ученые обнаружили сигналы на частоте, которая легко проходит через ионосферу Юпитера.
Карта зарегистрированных различными зондами молний на Юпитере

При этом, несмотря на то что молнии на Юпитере, как оказалось, схожи с таковыми на Земле, они имеют существенное отличие. На нашей планете вспышки молний случаются чаще ближе к экватору, в то время как на Юпитере активность молний наблюдается на полюсах. Солнечное излучение больше всего нагревает экватор Земли – в экваториальной зоне потому обычно теплее и чаще наблюдается штормовая активность. На газовом гиганте же, находящемся от Солнца в пять раз дальше Земли, менее сильная солнечная радиация также в большей степени нагревает область экватора, однако это приводит к другому эффекту: в результате стабилизируется верхняя часть атмосферы Юпитера – и тепловые потоки с поверхности не движутся вверх. Полюса же планеты не подвержены такой «стабилизирующей» радиации – и тепло из недр планеты может подниматься в верхние слои атмосферы. Это, по предположению ученых, стимулирует атмосферную конвекцию, в результате которой и создаются гигантские штормы.
К слову, исследователи показали, что молнии чаще возникают в северном полушарии Юпитера. Однако с чем это может быть связано, пока не установлено.
Об исследовании, проведенном Брауном и коллегами, рассказывается в статье в журнале Nature. Однако 6 июня 2018 года была опубликована и другая работа, посвященная исследованию молний на Юпитере, – в журнале Nature Astronomy. В ней специалисты проанализировали более 1 600 сигналов, детектированных «Юноной», и установили, что частота ударов молний на Юпитере может достигать четырех ударов в секунду.