Procesy, które wywołują olśniewające spektakle świateł ponad biegunami Jowisza, generują też najprawdopodobniej duże ilości ciepła.
Od 50 lat naukowcy próbują wyjaśnić jedną z wielkich zagadek Jowisza: dlaczego górne warstwy atmosfery tej planety są tak gorące? Ze znanych danych o ilości światła słonecznego docierającego do Jowisza wyraźnie wynika, że temperatury jego atmosfery powinny dochodzić tylko do około -73 stopni Celsjusza. Pomiary wskazują jednak na to, że osiągają wartości nawet 426 C. Jedna z hipotez głosił, że Jowisz w jakiś sposób wytwarza swoje dodatkowe ciepło „od dołu” – być może w związku z energią pochodzącą z licznych burz tworzących się w niższych warstwach jego atmosfery. Zastanawiano się też, czy jego wnętrze może nadal ogrzewać się pod wpływem własnych oddziaływań grawitacyjnych (kontrakcji), po czym uwalniać to ciepło do atmosfery.
Jednak głównym podejrzanym były od dawna właśnie zorze polarne. Powstają, gdy pole magnetyczne planety wychwytuje naładowane, wysokoenergetyczne cząstki docierające do Jowisza, a następnie kieruje je w okolice jego obszarów biegunowych. Gdy te rozpędzona w polu magnetycznym cząstki zderzają się tam z cząsteczkami jowiszowej atmosfery, powodują ich wzbudzanie i w efekcie świecenie. W ten sposób Jowisz kieruje zatem ogromne ilości energii na swoje bieguny. Teoretycznie proces ten może nawet skutecznie ogrzewać całą planetę.
Dotychczasowe modele atmosfery przewidywały też jednak, że silne wiatry wiejące na Jowiszu zatrzymują ciepło tworzące się na jego biegunach i zapobiegają jego rozprzestrzenianiu się na niższe szerokości geograficzne. Tymczasem nowe wyniki badań opublikowanych w Nature mogą sugerować, że te modele nie do końca dobrze opisują rzeczywistość. Międzynarodowy zespół naukowców zmierzył niedawno z pomocą Teleskopu Kecka emisję podczerwoną pochodzącą z cząsteczek wodoru obecnych w atmosferze Jowisza, tworząc ostatecznie wysokorozdzielczą mapę rozkładu jej temperatury. Analiza mapy wykazała, że obszary biegunowe znajdujące się bezpośrednio pod zorzami polarnymi były o około 400 stopni Celsjusza gorętsze niż atmosfera ponad strefą równikową. To dość przekonujący i wyraźny dowód na związek pomiędzy obecnością zórz a ogrzewaniem się okolic biegunów olbrzymiej planety.
Podczas drugich obserwacji zespołu (odbyły się one mniej więcej dziewięć miesięcy po pierwszych) znaleziono również dowody na to, że ciepło pochodzące z okolic polarnych może rozprzestrzenić się na spore odległości od biegunów. Na południe od głównego owalu zorzy polarnej Jowisza pojawił się na przykład gorący pas, cieplejszy niż otoczenie o około 200 stopni C. Obejmował przy tym blisko połowę planety.
Na zdjęciu: Zorze polarne i ich taniec ponad obszarem biegunowym Jowisza. Fotografia została wykonana przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a w 1998 roku. W przeciwieństwie do cząstek tworzących zorze ponad Ziemią naładowane cząstki, które wytwarzają zorze na Jowiszu, pochodzą głównie nie z wiatru słonecznego, a z wulkanów wybuchających na jego księżycu Io. Źródło: NASA, ESA & John T. Clarke (Univ. of Michigan)
Zdaniem zespołu jest to po prostu fala ciepła wędrująca z biegunów w kierunku równika. Przemawia za tym fakt, że zjawisko to wystąpiło w czasie, gdy zgodnie z przewidywaniami wiatr słoneczny na Jowiszu był stosunkowo silny. To z kolei powinno powodować bardziej intensywne ogrzewanie się samej zorzy. W takim przypadku uchwycenie przez naukowców widoku tej fali ciepła byłoby w dużej mierze szczęśliwym przypadkiem – gdyby prowadzono obserwacje Jowisza innej nocy, podczas której ciśnienie wiatru słonecznego nie byłoby aż tak wysokie, naukowcy prawdopodobnie przegapiliby ten gorący pas.
Zdaniem zespołu jest to kolejny ważny dowód na to, że zorze polarne mogą być odpowiedzialne za większość nadmiaru ciepła obserwowanego w atmosferze Jowisza. Kwestia sposobu, w jaki ciepło to jest w niej rozprowadzane, pozostaje wciąż otwarta.
Czytaj więcej
Źródło: Astronomy.com
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na ilustracji: Fale ciepła emanują z obszarów występowania zórz na Jowiszu i prawdopodobnie rozprowadzają energię z jego biegunów w kierunku równika (widok w podczerwieni). Źródło: J. O'Donoghue (JAXA)/Hubble/NASA/ESA/A. Szymon/J. Schmid
