Polárna žiara Jupitera prehrieva jeho atmosféru

  • Valentín Korinek | 4 September 2021
    Slnečná sústava
Magnetické čiary Jupitera (modré) smerujú nabité častice v slnečnom vetre k pólom planéty a vytvárajú tak polárne žiary (biele), podobné tým pozemským. Silné vetry v horných vrstvách atmosféry planéty potom prenášajú teplo (červené) z pólov smerom k rovníku a ohrievajú tak hornú atmosféru planéty, ako je znázornené na obrázku, ktorý prekrýva obraz planéty vo viditeľnom svetle. (J. O Donoghue/JAXA, Hubble/NASA, ESA, A. Simon, J. Schmidt)
Horná vrstva atmosféry planéty Jupiter je o stovky stupňov teplejšia, ako sa predpokladalo. Po dlhých desaťročiach vedci možno zistili pravdepodobný zdroj tepla. Podľa novej štúdie za to môže polárna žiara.

Konkrétna hodnota teploty hornej vrstvy atmosféry Jupitera, ktorý obieha v priemernej vzdialenosti 778 miliónov kilometrov od Slnka, by mala byť približne –73°C. Je to do značnej miery spôsobené slabým slnečným svitom, ktorý predstavuje menej ako 4 percentá toho, čo dopadne na atmosféru Zeme. Avšak vo výške okolo sto kilometrov nad vrcholmi mrakov hornej vrstvy dosahuje priemerná teplota hodnotu asi 426 °C.

Vedci si túto nezrovnalosť prvýkrát všimli pred viac ako 40 rokmi. Odvtedy prišli s niekoľkými teóriami, prečo dochádza k zvýšeniu teploty v horných vrstvách atmosféry, vrátane tlakových vĺn alebo gravitačných vĺn vytvorených turbulenciou nižšie v atmosfére. Najnovšie pozorovania poskytujú presvedčivý dôkaz, že polárne žiary získavajú teplo v horných vrstvách atmosféry planéty.

Vedci použili 10-metrový ďalekohľad Keck 2 nachádzajúci sa na havajskom kopci Mauna Kea na pozorovanie Jupitera každú jednu noc v rokoch 2016 a 2017. Tím hľadal konkrétne infračervené emisie, ktoré odhaľujú prítomnosť pozitívne nabitých molekúl vodíka (H3+). Tieto molekuly sa vytvoria, keď nabité častice slnečného vetra narazia do atmosféry planéty rýchlosťou stoviek kilometrov za sekundu a vytvárajú polárne žiary.

Meranie intenzity infračervených emisií týchto molekúl umožnilo vedcom zistiť, ako sa teplo dostáva tak vysoko nad vrcholky mrakov. V polárnych oblastiach teploty v horných vrstvách atmosféry pravdepodobne dosahujú hodnoty oveľa vyššie - okolo 725 °C. Tepelná mapa v rovníkových oblastiach ukázala, že teplota tu klesá k 325 °C. Tento postupný pokles teploty smerom k nižším zemepisným šírkam posilňuje teóriu, že polárne žiary Jupitera sú zdrojom anomálneho tepla v horných vrstvách atmosféry a že vetry rozptyľujú toto teplo práve z polárnych oblastí.

Počas jednej pozorovacej noci na ďalekohľade Keck 2, a to 25. januára 2017, boli podmienky obzvlášť prívetivé, pretože Jupiter v tom čase zasiahla silná slnečná erupcia. Okrem intenzívnej polárnej žiary, údaje odhalili široký pás teplejších oblastí v stredných zemepisných šírkach, ktoré vedci interpretovali ako vlnu tepla valiacu sa z pólov k rovníku.

Keďže viacero pozorovaní potvrdzuje spomínanú teóriu vzniku a prenosu tepla, nateraz už len vedcom ostáva porozumieť týmto základným mechanizmom výroby a následne ich začleniť do výskumných simulácií atmosferickej cirkulácie planéty Jupiter.