Mitől forró a Jupiter légköre?
(Rovat: Távoli világok kutatói, Amerika és az űrcsillagászat , Japán a világűrben - 2021.09.06 06:15.)

Egy friss eredmény szerint a Jupiter felsőlégkörének magas hőmérséklete a bolygó erős sarkifény-tevékenységére vezethető vissza.

Átlagosan 778 millió kilométerre a Naptól azt gondolnánk, hogy a Jupiter egy elég hideg szeglete a Naprendszernek. Az óriásbolygót elérő napfény mennyisége alapján ugyanis a felsőlégkör nem lehetne melegebb, mint –73 °C. Ennek ellenére az ottani átlaghőmérséklet valójában jobban emlékeztet egy olyan helyre, amelyet akár pokolnak is nevezhetnénk. Az átlaghőmérséklet ugyanis 426 °C. Ez a tény elég sok fejtörést okozott az elmúlt 50 évben a kutatóknak. De a rejtély most megoldódott!

Csillagászok nemzetközi csoportja a NASA Juno űrszondája, a W. M. Keck Obszervatórium és a japán Hisaki (SPRINT-A) műhold adatait használva sikeresen megtalálta a rejtély megoldását, amiről a Nature folyóiratban számoltak be. „Megállapítottuk, hogy a Jupiter felsőlégkörének meglepően magas hőmérsékletét a bolygó szokatlanul intenzív sarki fénye okozza, amely a legerősebb a Naprendszerben” – mondta James O’Donoghue, a Japán Űrügynökség (JAXA) munkatársa (Sagamihara, Japán).

A sarki fény jelensége akkor alakul ki, amikor az elektromosan töltött részecskék a mágneses erővonalak mentén haladva becsapódnak a bolygó felső légkörébe, a bolygó pólusai közelében. Amikor a bejövő részecskék atomokkal és molekulákkal ütköznek a légkörben, fény és energia szabadul fel. A Földön az ütközések generálják az északi és a déli fényt. De a Jupiternél a sarki fény sokkal erőteljesebb, köszönhetően az Io hold vulkáni tevékenységéből származó anyagnak.

Művészi elképzelés a Jupiter sarkvidékein összefutó mágneses erővonalakról. Ezek váltják ki a Naprendszer legintenzívebb sarki fényét, energiát pumpálva a légkörbe, amely a bolygó egyenlítője felé vándorol, és teljesen felmelegíti a légkört. (Kép: J. O’Donoghue (JAXA) / Hubble / NASA / ESA / A. Simon / J. Schmidt)

Míg a csillagászok korábban is egy lehetséges magyarázatnak tartották a sarki fényt a légkör fűtésére, a korábbi modellek szerint a sarki régiókból származó hő nem érhette volna el az alacsonyabb szélességeket, a Jupiter gyors forgása által táplált nagy szél miatt. De a több mint 10 ezer adatpontot tartalmazó Keck-megfigyeléseken alapuló, nagy felbontású hőmérsékleti térképek, valamint a Juno és Hisaki által a mágneses mezőről mért adatok feltárták, hogy erős légköri hőimpulzus tart a Jupiter egyenlítője felé. „Többször is megpróbáltuk már ezt a jelenséget más műszerekkel is kimérni, de a Keck NIRSPEC (Near-Infrared Spectrograph, közeli infravörös spektrográf) segítségével tudtuk először elég gyorsan megmérni a Jupiter fényét egészen az egyenlítőig, hogy aztán feltérképezhessük a hőmérsékletet és az ionoszféra sűrűségét” – mondta Tom Stallard, a tanulmány társszerzője, a Leicesteri Egyetem munkatársa.

Ahelyett, hogy csak a sarki régiókban figyeltek volna meg magas hőmérsékletet, a térképek azt mutatták, hogy a felsőlégkörben a hő sokkal jobban terjed, azonban fokozatosan csökken az egyenlítő felé. „Felfedeztünk egy furcsa, lokalizált melegebb területet is, amely elég messze van a sarki fény tevékenységétől: egy hosszú fűtési sáv, ami ellentmond a korábbi modelleknek” – mondta Stallard. „Bár nem lehetünk biztosak abban, hogy ez pontosan mi, de meg vagyok győződve arról, hogy ez egy hőhullám, amely egyenlítői irányban áramlik a sarki fény keletkezésének irányából.”

A Jupiter felsőlégkörének fűtése. (Forrás: NASA GSFC)