Jowisz może szczycić się jednymi z najciekawszych cech atmosferycznych w całym Układzie Słonecznym. Wielka Czerwona Plama, wystarczająco duża, aby zmieścić całą Ziemię, jest prawie tak dobrze znana, jak niektóre ziemskie rzeki i góry. To jednak nie wszystko!
Jowisz, podobnie jak Ziemia, nieustannie się zmienia. Wiele kwestii wciąż pozostaje tajemnicą, wielu też wcześniej nie obserwowano – w tym szybkiego prądu strumieniowego pędzącego nad równikiem planety. I choć prąd nie jest tak wyraźny ani spektakularny, jak inne znane od dawna cechy Jowisza, również daje naukowcom wgląd w to, jak różne warstwy atmosfery planety oddziałują na siebie nawzajem.
Szybki prąd strumieniowy o szerokości ponad 4800 kilometrów znajduje się nad równikiem Jowisza, ponad głównymi pokładami jego chmur. Skąd to wiemy? Zespół badawczy przeanalizował niedawno dane z kamery Webba o nazwie NIRCam, zarejestrowane w lipcu 2022 roku. Celem projektu Early Release Science, prowadzonego wspólnie przez Imke de Pater z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i Thierry'ego Foucheta z Obserwatorium Paryskiego, było wykonanie zdjęć Jowisza w odstępie 10 godzin, czyli podczas jednego dnia jowiszowego, w czterech różnych filtrach, z których każdy był w stanie wykryć zmiany w małych elementach na różnych wysokościach w atmosferze Jowisza.
Szybko okazało się, że choć różne teleskopy naziemne, sondy kosmiczne takie jak Juno i Cassini, a także Kosmiczny Teleskop Hubble'a już wcześniej wielokrotnie obserwowały zmieniające się wzorce pogodowe Jowisza, Webb dostarczył całkiem nowych odkryć na temat pierścieni, satelitów i atmosfery tej planety.
Wprawdzie Jowisz różni się od Ziemi pod wieloma względami – jest gazowym olbrzymem, a Ziemia skalistym globem o umiarkowanym klimacie – ale obie planety wiele też łączy: na przykład obie mają warstwową atmosferę. Fale podczerwone, widzialne, radiowe i ultrafioletowe obserwowane przez wcześniejsze misje kosmiczne są w stanie ukazywać nam niższe i głębsze warstwy atmosfery planety. Odkrywają miejsca, w których znajdują się na przykład olbrzymie burze i lodowe chmury z amoniaku. Z drugiej strony Teleskop Webba pozwala zajrzeć znacznie głębiej w bliskiej podczerwieni niż dotychczas i jest wrażliwy na wyższe warstwy atmosfery, położone na wysokości około 25–50 kilometrów nad wierzchołkami chmur Jowisza. Przy obrazowaniu w bliskiej podczerwieni „mgiełki” obecne na dużych wysokościach zazwyczaj wydają się rozmyte, przy czym ich jasność jest większa w obszarze równikowym planety. Dzięki Teleskopowi Webba także drobniejsze szczegóły są dobrze rozpoznawane w tym jasnym, zamglonym paśmie.
Nowo odkryty prąd strumieniowy porusza się z prędkością 515 kilometrów na godzinę, co stanowi dwukrotność prędkości huraganu piątej kategorii na Ziemi. Przebiega około 40 kilometrów nad chmurami, w dolnej stratosferze Jowisza. Porównując wiatry obserwowane przez Webba na dużych wysokościach atmosfery Jowisza z wiatrami obserwowanymi w głębszych warstwach przez teleskop Hubble'a, zespół mógł zmierzyć, jak szybko wiatry te zmieniają się wraz z wysokością i wytwarzają tzw. uskoki wiatru. Co ciekawe, podczas gdy doskonała rozdzielczość Webba i jego obserwacyjny zakres długości fali pozwoliły na wykrycie małych części chmur wykorzystywanych do śledzenia prądu, uzupełniające obserwacje z Hubble'a (wykonane dzień po obserwacjach Teleskopem Webba) były równie niezbędne do określenia podstawowego stanu atmosfery równikowej Jowisza i zaobserwowania rozwoju burz konwekcyjnych na jego równiku – tych niezwiązanych z prądem strumieniowym. Naukowcy mogli dzięki nim ocenić, jak szybko rozwijają się tam burze.
Zespół z niecierpliwością czeka na dodatkowe obserwacje Jowisza prowadzone przy pomocy Webba. Liczą na to, że pozwolą one ustalić, czy prędkość i wysokość prądu strumieniowego zmieniają się w czasie. Jowisz ma skomplikowany, ale powtarzalny wzór wiatrów i temperatur w równikowej stratosferze, wysoko ponad wiatrami obecnymi w chmurach. Jeśli siła tego nowego prądu jest powiązana z oscylującym wzorem stratosferycznym, można spodziewać się, że i sam prąd strumieniowy będzie się wyraźnie zmieniać w ciągu najbliższych 2–4 lat.
Wyniki badań zostały opublikowane w „Nature Astronomy”.
Czytaj więcej:
- Cały artykuł
- Hueso, R. et al. An intense narrow equatorial jet in Jupiter's lower stratosphere observed by JWST, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-02099-2
- Prądy strumieniowe w atmosferze Wenus
Źródło: NASA
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na zdjęciu: Naukowcy korzystający z kamery NIRCam (Near-Infrared Camera) teleskopu kosmicznego Jamesa Webba NASA odkryli szybki prąd strumieniowy wiejący nad równikiem Jowisza, ponad głównymi warstwami chmur. Na długości fali 2,12 mikrona, która jest obserwowana na wysokości około 20–35 kilometrów nad wierzchołkami chmur, zauważono kilka „uskoków” wiatru – obszarów, w których prędkość wiatru zmienia się wraz z wysokością lub odległością, co umożliwia śledzenie strumienia. Ten obraz uwydatnia kilka cech zawierających się wokół strefy równikowej Jowisza, które podczas jednego obrotu planety (10 godzin) są wyraźnie zakłócane przez ruch prądus. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Obserwatorium Paryskie), Leigh Fletcher (Uniwersytet w Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI)
