Более полувека наши представления о размерах и форме Юпитера, доминирующего газового гиганта Солнечной системы, опирались на данные, полученные десятилетия назад. Однако последние исследования, проведенные учеными Института науки Вейцмана в сотрудничестве с международными коллегами, предлагают более точное и детальное понимание нашего космического соседа. Результаты этой работы революционизируют прежние представления.
Профессор Йохай Каспи из Института Вейцмана поясняет, что определение размеров и форм планет традиционно основывается на измерении расстояний и наблюдении за их вращением. Однако для достижения высокой точности требуются куда более совершенные методы. Исследователи отмечают, что прежние оценки, основанные всего на шести измерениях, произведенных космическими аппаратами “Вояджер” и “Пионер” почти 50 лет назад, послужили важной отправной точкой. Теперь же, благодаря миссии НАСА “Юнона”, появились беспрецедентные возможности для анализа.
Космический аппарат “Юнона”, запущенный в 2011 году и исследующий Юпитер с 2016 года, передает огромные массивы данных. Продление миссии в 2021 году и изменение траектории “Юноны” позволили ей совершать облеты, проходящие за Юпитером с точки зрения Земли – ситуация, ранее недоступная. Как отмечает доктор Скотт Дж. Болтон, руководитель проекта “Юнона”, именно эти пролеты за планетой открывают новые научные горизонты. Когда аппарат проходит за Юпитером, его радиосигнал претерпевает искажения, проходя через атмосферу планеты, что позволяет с высокой точностью измерить ее размеры.
Южный полюс Юпитера, снятый космическим аппаратом НАСА «Юнона» во время сближения. Фото: НАСА
Команда из Института Вейцмана, возглавляемая доктором Эли Галанти, активно пользовалась этой новой возможностью. Используя специальные методики обработки данных “Юноны”, разработанные аспиранткой Марией Смирновой, ученые отслеживали, как радиосигналы изгибаются, проходя сквозь атмосферу Юпитера. Эта информация позволила им создать детальные карты температуры и плотности планеты, получив наиболее точное на сегодняшний день представление о ее размерах и форме.
Новые данные привели к удивительному открытию: Юпитер оказался немного меньше, чем предполагалось ранее. Его экваториальный диаметр примерно на 8 километров меньше, а полярный – на 24 километра меньше. Это означает, что планета более сплюснута, чем считалось до сих пор. “Учебники придется обновлять,” – констатирует профессор Каспи, подчеркивая, что размер планеты не изменился, но изменился способ его измерения.
Доктор Галанти подчеркивает, что эти, казалось бы, незначительные изменения в радиусе имеют огромное значение. Они позволяют моделям внутреннего строения Юпитера гораздо лучше соответствовать как гравитационным данным, так и измерениям атмосферы. Аспирант Мааян Зив подтвердил это, продемонстрировав, как уточненная форма Юпитера помогает устранить расхождения между моделями и фактическими измерениями.
Это исследование имеет далеко идущие последствия не только для понимания Юпитера, но и для изучения газовых планет в целом. Юпитер служит своего рода эталоном для газовых гигантов как в нашей Солнечной системе, так и за ее пределами.
Профессор Каспи добавляет, что предыдущие измерения не учитывали мощные ветры Юпитера. Интегрировав данные о них в расчеты, команда Вейцмана смогла объяснить давние расхождения. Радиоданные “Юноны” позволили заглянуть под облака и оценить глубину зональных ветров и мощных ураганов. Это исследование, связанное с работами по изучению полярных циклонов Юпитера, помогает прояснить взаимосвязь между атмосферой планеты и ее внутренними слоями.
Изучение Юпитера, вероятно, первой планеты, образовавшейся в Солнечной системе, приближает нас к пониманию того, как возникла наша звездная система и планеты, подобные Земле. Разработанные методы анализа данных будут применены и к информации, полученной аппаратом JUICE Европейского космического агентства, который оснащен прибором, разработанным в Институте Вейцмана, что обещает еще более глубокое понимание атмосферы газовых гигантов.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Изображение: phys.org
