Большое Красное Пятно Юпитера теряет силу: учёные связывают его сокращение с уменьшением количества меньших штормов

Исследование демонстрирует, что отсутствие взаимодействия с меньшими штормами может привести к уменьшению Большого Красного Пятна за период около 2,6 земных лет

Большое Красное Пятно Юпитера, самый большой шторм в Солнечной системе, сокращается в размерах, и планетологи считают, что они нашли причину. Согласно новому исследованию, проведённому аспирантом Йельского университета Калебом Кивени (Caleb Keaveney) и его командой, уменьшение количества более мелких штормов, питающих и, возможно, истощающих это многовековое явление, может быть ключом к разгадке.

Большое Красное Пятно, впервые замеченное в середине 1600-х годов, представляет собой область высокого давления, генерирующую антициклонический шторм шириной 16 000 километров с ветрами, достигающими более 321 км/ч. Шторм простирается вниз через атмосферу на глубину около 250 километров ниже вершин облаков, состоящих в основном из аммиака. Наблюдения, проводимые с конца 1800-х годов, показали, что пятно сокращается, что стало настоящей загадкой для учёных.

Кивени и его команда использовали модель явной планетарной изоэнтропический координаты (EPIC) для создания серии 3D-моделей Пятна, имитирующих взаимодействие между Большим Красным Пятном и более мелкими штормами различной частоты и интенсивности. Результаты показали, что более мелкие штормы, по-видимому, усиливают Большое Красное Пятно и заставляют его расти. «Мы обнаружили с помощью численного моделирования, что, подпитывая Большое Красное Пятно более мелкими штормами, как это происходит на Юпитере, мы можем регулировать его размер», — сказал Кивени.

На снимке Юпитера, полученном «Хабблом» в 2021 году, видно Большое Красное Пятно, а также более мелкие штормы, которые могут влиять на его размер с течением времени. Источник: NASA / ESA / STScI

Отсутствие этих меньших штормов может привести к уменьшению пятна. Более того, моделирование команды показало, что без взаимодействия с этими меньшими вихрями Пятно может уменьшиться за период около 2,6 земных лет. Эти более мелкие штормы, заметные на наблюдениях как «белые овалы», представляют собой небольшие циклонические вихри, которые могут сливаться с Большим Красным Пятном, передавая ему энергию и импульс.

Большое Красное Пятно — не единственное место в Солнечной системе, где существуют долгоживущие системы высокого давления. На Земле их много, обычно их называют «тепловыми куполами». Эти структуры часто возникают в струйном течении в верхней атмосфере и могут быть ответственны за некоторые экстремальные погодные явления, такие как волны тепла и продолжительные засухи.

«Взаимодействие с близлежащими погодными системами поддерживает и усиливает тепловые купола, что мотивировало нашу гипотезу о том, что подобные взаимодействия на Юпитере могут поддерживать Большое Красное Пятно. Проверяя эту гипотезу, мы предоставляем дополнительную поддержку такому пониманию тепловых куполов на Земле», — объяснил Кивени.

Помимо изменения размера Большого Красного Пятна, наблюдатели также замечают изменения в его цвете, что указывает на сложную химию, происходящую в регионе под воздействием солнечной радиации. Взаимодействие с особенностью, называемой Южным экваториальным поясом (SEB), где находится пятно, также может влиять на его цвет и видимость. SEB представляет собой широкую полосу облаков, окружающую планету на южной широте, и изменения в её активности могут влиять на Большое Красное Пятно.

Изменения Большого Красного Пятна были тщательно изучены не только с Земли, но и космическими аппаратами, начиная с Voyager и заканчивая Galileo, Cassini и Juno. Каждый космический аппарат использовал специализированные приборы для исследования Пятна, измерения скорости ветра и температуры, а также отбора проб газа и соединений в верхних слоях атмосферы.

Снимки Юпитера, сделанные телескопом «Хаббл» с разницей в 11 месяцев, показывают, что изменения на южном экваториальном поясе. Источник: NASA, ESA, M. H. Wong (University of California), H. B. Hammel (Space Science Institute), A. A. Simon-Miller (Goddard Space Flight Center), Jupiter Impact Science Team

Например, космический аппарат Juno, запущенный в 2011 году и вышедший на орбиту Юпитера в 2016 году, оснащён микроволновым радиометром, который может измерять температуру и содержание воды в атмосфере Юпитера на глубину до 300 километров. Эти данные обеспечивают точность моделей, подобные тем, которые используются в Йельском университете для моделирования вклада небольших штормов в рост и сокращение Большого Красного Пятна.

Кроме того, исследователи также изучают возможность того, что изменения в Большом Красном Пятне могут быть связаны с долгосрочными климатическими циклами Юпитера. Например, Юпитер испытывает цикл активности, известный как «Большое Белое Пятно», который происходит примерно каждые 3-5 лет и включает в себя появление и исчезновение больших белых облаков в экваториальной зоне планеты. Эти циклы активности могут влиять на Большое Красное Пятно и его взаимодействие с более мелкими штормами.

Исследование Кивени и его команды подчёркивает важность понимания взаимодействия между различными погодными системами в атмосфере Юпитера и их влияния на долгоживущие структуры, такие как Большое Красное Пятно. Эти знания могут помочь учёным лучше понять аналогичные процессы, происходящие в атмосфере Земли и других планет.