Webb odkrywa nowe struktury w atmosferze nad Wielką Czerwoną Plamą Jowisza

Grupa naukowców, korzystająca z teleskopu kosmicznego Jamesa Webba (NASA, Europejska Agencja Kosmiczna ESA oraz Kanadyjska Agencja Kosmiczna CSA), odkryła różnorodne, nigdy wcześniej niewidziane cechy w górnej atmosferze Jowisza. Te cechy zostały znalezione w regionie atmosferycznym powyżej ikonicznej Wielkiej Czerwonej Plamy – obszaru wysokiego ciśnienia w atmosferze Jowisza, który wywołuje ogromną antycykloniczną burzę, widoczną dla astronomów od 1831 roku.

Przed najnowszymi obserwacjami tego regionu, naukowcy wierzyli, że obszar ten był nieciekawy i nie zawierał żadnych złożonych struktur atmosferycznych ani aktywności. Jednak teleskop Webba pokazał, że region ten jest naukowo interesujący i już dostarcza naukowcom więcej informacji na temat funkcjonowania wnętrza Jowisza i jego ogromnej atmosfery.

Chociaż może się wydawać, że obserwacja Jowisza z dużą ilością szczegółów za pomocą wielkich teleskopów, takich jak Webb i Hubble, jest łatwa, jest to trudne. Blask z górnej atmosfery Jowisza jest słaby w porównaniu z blaskiem z północnych i południowych regionów polarnych planety, co oznacza, że teleskopy optyczne, takie jak Hubble i niektóre teleskopy naziemne, mają trudności z obserwacją konkretnych struktur w górnej atmosferze planety. Jednak dzięki czułości Webba na światło podczerwone, teleskop ten jest w stanie obserwować górną atmosferę bez zakłóceń ze strony jasnych regionów polarnych planety. Dodatkowo, zaawansowana inżynieria i rozmiar teleskopu Webba pozwalają nie tylko na zbieranie danych o górnej atmosferze, ale również na robienie tego z niespotykaną dotąd dokładnością.

Górna atmosfera Jowisza stanowi granicę pomiędzy ogromnym polem magnetycznym planety a jej wewnętrzną atmosferą, a jej struktura jest w dużej mierze kształtowana przez interakcję między tymi dwoma regionami. Na przykład górna atmosfera, przy pewnej pomocy materiału wulkanicznego wyrzuconego przez księżyc Io, wytwarza jasne zorze polarne na północnym i południowym biegunie. Jednak bliżej równika planety, struktura atmosferyczna jest w dużej mierze determinowana przez docierające światło słoneczne, a biorąc pod uwagę, że Jowisz otrzymuje tylko cztery procent światła słonecznego, które dociera do Ziemi, naukowcy przewidywali, że ten region będzie mniej złożony niż bardziej północne i południowe regiony górnej atmosfery.

Była to jednak tylko hipoteza naukowców, ponieważ do określenia struktury potrzebne były obserwacje.

W lipcu 2022 roku Webb po raz pierwszy obserwował równikowe rejony górnej atmosfery, konkretnie obszar znajdujący się nad Wielką Czerwoną Plamą, wykorzystując możliwości Integral Field Unit instrumentu Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec). Głównym celem zespołu naukowców było zbadanie tego regionu i ustalenie, czy jest on rzeczywiście tak nudny, jak wcześniej sądzili naukowcy.

Jednak gdy dane i obserwacje Webba zostały zwrócone zespołowi, byli zaskoczeni widząc, że cały obszar nad Wielką Czerwoną Plamą jest pełen różnorodnych złożonych struktur i aktywności, w tym ciemnych łuków i jasnych plam. „Uważaliśmy, może naiwnie, że ten region będzie naprawdę nudny. W rzeczywistości jest on równie interesujący jak zorze polarne, jeśli nie bardziej. Jowisz nigdy nie przestaje zaskakiwać,” powiedział główny autor Henrik Melin z Uniwersytetu w Leicester w Wielkiej Brytanii.

Większość światła emitowanego z tego regionu to światło słoneczne odbite, jednak niektóre z odkrytych struktur i aktywności w tym obszarze wydają się być zmieniane przez jakiś inny mechanizm niż światło słoneczne.

„Jednym ze sposobów, w jaki można zmienić tę strukturę, są fale grawitacyjne – podobne do fal rozbijających się o plażę, tworzących zmarszczki w piasku. Te fale są generowane głęboko w turbulentnej dolnej atmosferze, wokół Wielkiej Czerwonej Plamy, i mogą przemieszczać się w górę, zmieniając strukturę i emisje górnej atmosfery,” wyjaśnił Melin.