Не только супервспышки: как «невидимые суперштормы» на Юпитере меняют представление о молниях
Молнии на Юпитере давно привлекают внимание планетологов, поскольку они указывают на области активных штормов, где исследователи могут глубже изучать конвективные процессы в атмосфере гиганта.
Наблюдать молнии с большого расстояния непросто, поэтому учёные сосредоточились на самых доступных для изучения случаях: ярких ночных вспышках. В результате ряд исследований пришёл к выводу, что все молнии на Юпитере похожи на сильнейшие наземные «супермолнии». Однако недавно этот вывод был поставлен под сомнение благодаря высокочувствительным камерам-трекерам звёзд на борту зонда NASA «Юнона», которые обнаружили слабые мелкие (поверхностные) молнии.
Группа под руководством Вонга (Wong et al.) провела более глубокое исследование, сосредоточившись на том, как в 2021 и 2022 годах молнии в северной экваториальной полосе Юпитера были сконцентрированы в нескольких мощных изолированных штормах. Исследователи назвали эти бури «невидимыми суперштормами». Такие необычные погодные условия позволили точнее определить местоположение разрядов.
Учёные использовали не только видимый свет, но и данные микроволнового радиометра и эксперимента Waves на борту «Юноны», который уже десять лет изучает Юпитер. Радиоволны — это лишь одна из форм электромагнитного излучения при разряде молнии, но особенно ценный источник информации, потому что их можно исследовать даже тогда, когда облака или другие атмосферные помехи блокируют визуальный сигнал. Такой подход позволил учёным выйти за рамки мощных ночных молний, на которых фокусировались другие исследователи.
Исследователи сообщают, что в этих невидимых суперштормах радиоимпульсы от молний возникали с частотой три раза в секунду, что соответствует частоте разрядов, полученной при некоторых предыдущих наблюдениях ночной стороны Юпитера. Однако интенсивность этих молний остаётся предметом споров. Некоторые из них, возможно, сопоставимы по силе со средними молниями в атмосфере Земли. Но из-за огромных различий в радиочастотах между сигналами юпитерианских и земных молний другие разряды могут оказаться в миллион раз мощнее земных.
Это открытие заставляет пересмотреть прежнюю дихотомию: либо «супермолнии», либо ничего. Наличие слабых и умеренных разрядов говорит о том, что атмосфера Юпитера генерирует более широкий спектр электрических явлений, чем считалось ранее. Ключевое отличие от Земли — глубина залегания грозовых очагов. На нашей планете молнии возникают в водяных облаках на высоте нескольких километров. На Юпитере же, как показывают данные «Юноны», молнии могут рождаться в аммиачно-водяных слоях на глубинах до 50–70 километров ниже облачных вершин.
Именно эта глубина объясняет, почему многие юпитерианские молнии остаются «невидимыми» для оптических телескопов: вышележащие слои аммиачных облаков рассеивают и поглощают свет. Однако радиоволны с частотами в диапазоне от 1 до 10 мегагерц (именно их регистрирует прибор Waves) свободно проходят сквозь эти препятствия. Таким образом, радиоастрономия становится главным «окном» в скрытую электрическую активность газового гиганта.
Более того, обнаружение разрядов средней интенсивности имеет значение и для земной физики атмосферы. Механизмы, порождающие супермолнии на Юпитере и на Земле, могут оказаться универсальными. Если учёные поймут, при каких условиях в аммиачно-водной среде рождаются как слабые, так и экстремально мощные разряды, это прольёт свет на природу самых разрушительных гроз в атмосфере нашей планеты.
В ближайших планах — сравнить данные «Юноны» с будущими наблюдениями телескопа «Джеймс Уэбб» в ближнем инфракрасном диапазоне, где юпитерианские молнии оставляют характерные спектральные следы. Это поможет окончательно ответить на вопрос: действительно ли некоторые молнии на Юпитере слабее земных, или же уникальные условия передачи радиосигнала просто создают такую иллюзию. Независимо от ответа, одно уже ясно: юпитерианская атмосфера скрывает электрический мир гораздо более сложный и разнообразный, чем считалось в эпоху «супермолний».
