Молнии на Юпитере в 100 раз сильнее земных разрядов.
Достаточно одной близкой встречи с ударом молнии, чтобы в полной мере ощутить её мощь. Имея около 1 гигаджоуля энергии, одиночный электрический разряд во время грозы более чем достаточен, чтобы разорвать дерево, вывести из строя энергосистему целого города или убить несчастного свидетеля. Но, согласно недавним наблюдениям за планетой Юпитер, наш самый большой сосед в Солнечной системе обладает молниями такой интенсивности, что земные разряды кажутся крошечными статическими разрядами.
Согласно исследованию, недавно опубликованному в журнале AGU Advances, на газовом гиганте регулярно происходят вспышки молний, в 100 раз более мощные, чем те, что наблюдаются на Земле. Хотя состав и атмосфера Юпитера имеют очень мало общего с нашей родной планетой, астрономы говорят, что анализ этих далёких электрических разрядов может помочь нам лучше понять молнии, происходящие на Земле.
Сотни миллионов молний происходят вокруг Земли каждый год, но, помимо их основной механики, метеорологи всё ещё мало что знают об этом природном явлении. Только в последние несколько лет учёные узнали о своеобразных миллисекундных вариациях молний, известных как кратковременные светящиеся явления, происходящие высоко в атмосфере. Аналогично, нам ещё многое предстоит узнать о штормах на Юпитере, но по крайней мере одно ясно: они очень, очень большие. Некоторые погодные явления на Юпитере больше, чем сама Земля, и могут длиться веками. Например, знаменитое Большое красное пятно планеты имеет ширину более 10 000 миль, скорость ветра достигает 200 миль в час, и оно существует более 200 земных лет. За всё это время оно и его родственные штормы произвели бесчисленное количество молний.
Камера на космическом аппарате NASA Juno сделала снимок высокогорного шторма — скрытого супершторма — в Северном экваториальном поясе Юпитера 12 января 2022 года. Голова шторма белая из-за кристаллов замёрзшего аммиака. Более красные облака находятся глубже в атмосфере. Майкл Вонг из Калифорнийского университета в Беркли проанализировал молнии, произведённые четырьмя скрытыми суперштормами, подобными этому, в период с 2021 по 2022 год.
Хотя почти каждый другой космический корабль, пролетевший мимо Юпитера, фиксировал электрические всплески, они в основном были зафиксированы на ночной стороне планеты и были особенно мощными. Это означало, что исследователи не были уверены, постоянно ли Юпитер производит огромные молнии или также видит сравнительно более слабые. Однако астрономы, использующие космический аппарат NASA Juno, получают на сегодняшний день наилучшие снимки Юпитера. Juno начал вращаться вокруг газового гиганта в 2016 году, и зонд регулярно сканирует атмосферу с помощью такого оборудования, как микроволновый радиометр. Этот прибор может фиксировать радиоизлучение от молний.
Штормы на Юпитере регулярно образуются в поясах, опоясывающих планету, что может затруднить сопоставление молний с конкретными атмосферными явлениями. Но в 2021 и 2022 годах период затишья в Северном экваториальном поясе позволил исследователям сосредоточиться на отдельных штормах с помощью Juno, космического телескопа Хаббла и добровольцев-граждан. «Поскольку у нас было точное местоположение, мы смогли просто сказать: «Хорошо, мы знаем, где это. Мы напрямую измеряем мощность», — объяснил Майкл Вонг, соавтор исследования и учёный-планетолог из Лаборатории космических наук Калифорнийского университета в Беркли.
Результаты продемонстрировали гораздо более разнообразный и динамичный спектр погоды. Во время четырёх отдельных пролётов над штормами Juno регистрировал микроволновый статический шум от молний около трёх раз в секунду. В одном случае космический аппарат зафиксировал 206 импульсов. Команда Вона проанализировала 613 микроволновых всплесков и обнаружила, что их мощность варьировалась от типичного земного удара молнии до ударов, по крайней мере, в 100 раз более мощных, чем стандартный выброс. Другие расчёты показали, что молния над Юпитером содержит от 500 до 10 000 раз больше энергии, чем молния на Земле.
Для более глубокого понимания штормов на Юпитере необходимы дополнительные исследования, но уже есть некоторые подсказки, которые могут помочь объяснить, как они становятся такими мощными. Одна теория основана на составе атмосферы планеты. В отличие от богатой азотом атмосферы Земли, облака Юпитера в основном состоят из водорода. Поскольку водород намного тяжелее азота, влажному воздуху газового гиганта требуется гораздо больше энергии, чтобы подняться вверх. Но как только он достигает верхней части атмосферы, его разряды огромны. «Здесь начинаются интересные детали, где вы можете спросить: «Может ли ключевым отличием быть водородная или азотная атмосфера, или дело в том, что штормы на Юпитере выше, и поэтому расстояние больше?» — объяснил Вонг.