Aurorele intense ale lui Jupiter supraîncălzesc atmosfera superioară

Atmosfera superioară a lui Jupiter este cu sute de grade mai caldă decât se aștepta. După o căutare de zeci de ani, este posibil ca oamenii de știință să fi identificat o sursă probabilă a acelei călduri anormale. Vinovatul, sugerează un nou studiu, este aurorele intense ale planetei, versiunea lui Jupiter a luminilor nordice și sudice ale Pământului (SN: 6/8/21).

Temperatura atmosferei superioare a lui Jupiter, care orbitează o distanță medie de 778 de milioane de kilometri de Soare, ar trebui să fie de aproximativ –73° Celsius, spune James O’Donoghue, un om de știință planetar la Institutul JAXA de Științe Spațiale și Astronautice din Sagamihara. , Japonia. Acest lucru se datorează în mare parte iluminării slabe a soarelui acolo, care reprezintă mai puțin de 4% din energia pe metru pătrat care lovește atmosfera Pământului. În schimb, regiunea aflată la câteva sute de kilometri deasupra vârfurilor norilor planetei are o temperatură medie de aproximativ 426 ° C.

Oamenii de știință au observat pentru prima dată această nepotrivire în urmă cu mai bine de 40 de ani. De atunci, cercetătorii au venit cu mai multe idei despre unde ar putea avea originea amplificarea termică a atmosferei superioare, inclusiv undele de presiune sau undele gravitaționale create de turbulențele mai joase în atmosferă. Dar observațiile lui O’Donoghue și colegii săi oferă acum dovezi convingătoare că aurorele pompează căldură în atmosfera superioară a planetei.

Cercetătorii au folosit telescopul Keck II de 10 metri de pe vulcanul inactiv Mauna Kea din Hawaii pentru a observa Jupiter într-o noapte fiecare în 2016 și 2017. Mai exact, echipa a căutat emisii în infraroșu care trădează prezența moleculelor de hidrogen încărcate pozitiv (H).3+). Aceste molecule sunt create atunci când particulele încărcate din vântul solar, printre alte surse, lovesc în atmosfera planetei cu sute sau mii de kilometri pe secundă, pictând aurore polare.

Măsurarea intensităților emisiilor în infraroșu ale acestor molecule a permis echipei să stabilească cât de fierbinte se ridică deasupra vârfurilor norilor. În acele regiuni polare, temperaturile din atmosfera superioară probabil depășesc aproximativ 725 ° C, raportează echipa în 5 august. Natură. Dar la latitudinile ecuatoriale, harta termică a echipei a arătat că temperatura scade la aproximativ 325 ° C. Acest model de scădere treptată a temperaturii către latitudinile inferioare susține ideea că aurorele lui Jupiter sunt sursa de căldură anormală în atmosfera superioară și că vânturile dispersează acea căldură din regiunile polare.

Una dintre nopțile în care echipa a observat Jupiter – 25 ianuarie 2017 – a fost deosebit de oportună, deoarece Jupiter a experimentat o erupție solară puternică în acel moment. Pe lângă o auroră intensă, datele au relevat o gamă largă de gaze mai calde decât în ​​mod normal la latitudini medii, pe care cercetătorii le interpretează ca un val de căldură care se rostogolește spre sud. „A fost pur noroc că am capturat acest potențial eveniment de vărsare de căldură”, spune O’Donoghue.

Observațiile echipei „sunt aproape de un „pistol fumegător” pentru redistribuirea energiei aurorale”, spune Tommi Koskinen, un om de știință planetar la Universitatea Arizona din Tucson. Următoarea provocare, notează el, este să înțelegem mecanismele de bază ale producției de căldură și transferului de căldură și apoi să le încorporăm în simulările cercetătorilor privind circulația atmosferică a lui Jupiter.