Учени завършиха най-дългото изследване, което проследява температурите в горната тропосфера на Юпитер. Изследването е проведено в продължение на четири десетилетия чрез съчетаване на данни от космически кораби на НАСА и наблюдения на наземни телескопи. Резултатите показват неочаквани модели в това как температурите на поясите и зоните на Юпитер се променят с времето. Проучването е важна стъпка към по-доброто разбиране на това, което „движи“ времето на най-голямата планета в нашата Слънчева система.
Тропосферата на Юпитер има много общо със земната: там се образуват облаци и се вихрят бури. За да разберат тази метеорологична активност, учените трябва да проучат определени свойства, включително вятър, налягане, влажност и температура. Те знаят още от мисиите Pioneer 10 и 11 на НАСА през 70-те години на миналия век, че като цяло по-ниските температури са свързани с по-светлите и бели ленти на Юпитер (известни като зони), докато по-тъмните кафяво-червени ивици (известни като пояси) са места на по-топли температури.
Досега нямаше достатъчно данни, за да се разбере как температурите варират в дългосрочен план. Новото изследване, публикувано на 19 декември в Nature Astronomy, прави разработка чрез изучаване на изображения на яркото инфрачервено сияние (невидимо за човешкото око), което се издига от по-топлите региони на атмосферата, директно измервайки температурите на Юпитер над цветните облаци. Учените събират тези изображения на редовни интервали от три от орбитите на Юпитер около Слънцето, всяка от които продължава 12 земни години.
В процеса те установиха, че температурите на Юпитер се повишават и спадат след определени периоди, които не са обвързани със сезоните или други цикли, за които учените знаят. Тъй като Юпитер има слаби сезони – планетата е наклонена около оста си само на 3 градуса, в сравнение със Земята – 23,5 градуса – учените не очакваха да открият, че температурите на Юпитер варират в такива редовни цикли.
Проучването също така разкри мистериозна връзка между температурните промени в региони, отдалечени на хиляди километри една от друга: Тъй като температурите се покачваха на определени географски ширини в северното полукълбо, те се понижаваха на същите ширини в южното полукълбо – като огледален образ през екватора.
„Това беше най-изненадващото от всичко“, каза Глен Ортън, старши научен сътрудник в Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА и водещ автор на изследването. „Открихме връзка между това как температурите варират на много отдалечени географски ширини. Подобно е на феномен, който виждаме на Земята, където моделите на времето и климата в един регион могат да окажат забележимо влияние върху времето на други места, като моделите на променливост изглеждат „телесвързани“ на огромни разстояния през атмосферата.
Следващото предизвикателство е да разберем какво причинява тези циклични и привидно синхронизирани промени.
„Сега решихме една част от пъзела, която е, че атмосферата показва тези естествени цикли“, каза съавторът Лий Флетчър от университета в Лестър в Англия. „За да разберем какво движи тези модели и защо се появяват в тези конкретни времеви мащаби, трябва да изследваме както над, така и под облачните слоеве.“
Едно възможно обяснение стана очевидно на екватора: авторите на изследването откриха, че температурните вариации по-високо, в стратосферата, изглежда се повишават и спадат по модел, който е обратен на това как се държат температурите в тропосферата, което предполага, че промените в стратосферата влияят върху промените в тропосферата и обратно.
Ортън и колегите му започват проучването през 1978 г. По време на изследването си те ще пишат предложения няколко пъти в годината, за да спечелят време за наблюдение на три големи телескопа по света: VLT в Чили, както и Инфрачервения телескоп на НАСА и телескопа Subaru в обсерваториите Maunakea в Хавай.
През първите две десетилетия от изследването Ортън и неговите съотборници се редуваха да пътуват до тези обсерватории, събирайки информация за температурите, които в крайна сметка биха им позволили да свържат точките. (До началото на 2000-те години част от работата на телескопа можеше да се извърши дистанционно.)
След това дойде трудната част – комбиниране на многогодишни наблюдения от няколко телескопа и научни инструменти за търсене на модели. Към тези ветерани учени в тяхното дългосрочно проучване се присъединиха няколко студенти стажанти, нито един от които не беше роден, когато проучването започна. Те са студенти в Калтек в Пасадена, Калифорния; Cal Poly Pomona в Помона, Калифорния; Държавен университет на Охайо в Кълъмбъс, Охайо; и Wellesley College в Уелсли, Масачузетс.
Учените се надяват, че проучването ще им помогне в крайна сметка да могат да предскажат времето на Юпитер, сега, когато имат по-подробно разбиране за него. Изследването може да допринесе за климатичното моделиране с компютърни симулации на температурните цикли и как те влияят върху времето – не само за Юпитер, но и за всички гигантски планети в нашата Слънчева система и извън нея.
