Teleskop Webba uchwycił spektakularne zorze polarne na Jowiszu

Badania ujawniają szybkie zmiany w morfologii zórz, które mogą rzucić nowe światło na procesy zachodzące w magnetosferze planety. Wcześniejsze obserwacje wskazywały na stabilność owych emisji, jednakże nowe dane z JWST pokazują, że ich zmienność może być znacznie bardziej intensywna i krótkotrwała.

Zorze, jakich nie ma na Ziemi

Zorza na Jowiszu jest wynikiem interakcji cząsteczek energetycznych z górną atmosferą planety. Emisja H3+ jest szczególnie istotna, gdyż stanowi ona kluczowy element w rozpraszaniu energii i chłodzeniu atmosfery. Dotychczasowe badania sugerowały, że emisja ta jest stabilna na przestrzeni kilku minut, natomiast najnowsze obserwacje z JWST wskazują na istnienie ekstremalnie dynamicznych pulsacji, które mogą mieć okres trwający zaledwie kilka sekund. Ponadto emisje tego typu mogą być również powiązane z procesami jonizacyjnymi na skalę całej planety, co może wpływać na ogólną strukturę magnetosfery Jowisza.

Co udało się ustalić badaczom?

1. Zespół badawczy zaobserwował szybkie impulsy (REAPs) na zmierzchowej stronie Jowisza. Owe zjawiska cechowały się średnią prędkością 60 km/s i czasem trwania około 1,6 minuty. Wartości są zbliżone do okresów cyklotronowych jonów O+ i S++, co sugeruje, że mogą one być powiązane z oscylacjami magnetosferycznymi. Co więcej, REAPs mogą świadczyć o obecności wysokoenergetycznych cząsteczek emitowanych z górnych warstw atmosfery Jowisza.
2. Obserwacje JWST wykazały, że emisja H3+ może gwałtownie zanikać na przestrzeni zaledwie 10 sekund, co jest znacznie krótszym okresem niż wcześniejsze szacunki, które zakładały trwałość H3+ na poziomie 150 sekund. Takie „wygaszenia” emisji mogą być ogromnie istotne dla dynamiki energetycznej górnej atmosfery Jowisza. Szybki rozpad H3+ może mieć bezpośredni wpływ na tempo chłodzenia atmosfery oraz na jej zdolność do rozpraszania energii.
3. W przeciwieństwie do regionu zmierzchu, południowa zorza wykazała stabilną emisję H3+, której intensywność zmieniała się stopniowo w ciągu obserwacji. Tego typu emisja może wskazywać na bardziej stabilne warunki magnetosferyczne lub inny mechanizm zasilania energetycznego. Dodatkowo, emisje w południowym regionie mogą być skorelowane z aktywnością w rejonach o wysokiej intensywności fal magnetycznych, co może sugerować istnienie podpowierzchniowych strumieni energetycznych.

Wiemy więcej, niż chcieliśmy

Dotychczasowe obserwacje, oparte głównie na teleskopach naziemnych, ograniczały się do integracji sygnału na przestrzeni minut, co zniekształcało obraz dla bardziej dynamicznych procesów. JWST, z możliwością rejestracji obrazów co 3 sekundy, umożliwił zbadanie procesów zachodzących w skali sekundowej. To zaś podważa wcześniejsze modele dotyczące chłodzenia atmosfery Jowisza za pomocą emisji H3+ i sugeruje, że rola H3+ jako "termostatu" atmosferycznego może być znacząco przeceniona. Najnowsze dane pozwalają za to na lepsze określenie interakcji między emisjami H2 i H3+, co może mieć niemałe znaczenie dla przyszłych badań.

Czytaj również: „Mushballe” – oto kuliste burze amoniaku na Jowiszu

Czytaj dalej poniżej

Dokonali z ołowiem niemożliwego. Marzenie dla alchemików Jakub Szczęsny

Po wykonaniu zadania zmienia się w przekąskę. Trudno uwierzyć, że to robot Patryk Koncewicz

Kolejny sukces Webba

Jowisz to planeta pełna niespodzianek. Pulsacje w emisji H3+, szybkie wygaszenia oraz stabilne regiony emisji wskazują na złożoną i dynamiczną strukturę magnetosfery. Dowiadujemy się naprawdę ciekawych rzeczy na temat procesów energetycznych w gazowych gigantach, a także w tworzeniu bardziej precyzyjnych modeli atmosfer. Dalsze badania, szczególnie w kontekście porównania danych JWST z wcześniejszymi obserwacjami z Hubble'a, mogą przynieść jeszcze bardziej szczegółowe dane dotyczące procesów jonizacyjnych w atmosferze Jowisza. To najpewniej nie ostatnia sytuacja, w której sporo mówi się o zorzach na Jowiszu, bo "kroi się" z tego naprawdę ciekawy materiał na kilka ważnych odkryć.