Микроволновый радиометр (MWR) регистрирует микроволновое излучение, приходящее с глубин до 550 км ниже уровня облаков, где атмосферное давление достигает тысячи атмосфер. Это позволяет изучать трехмерную структуру атмосферных вихрей и струйных течений. В частности, было показано, что знаменитое Большое Красное Пятно (БКП) простирается на глубину около 350 км относительно верхушек облаков. Это глубже уровня конденсации воды и глубже того уровня, на который в атмосферу Юпитера проникает солнечный свет.

Также было показано, что в верхней своей части (в области низкого давления) циклоны теплее, чем окружающие воздушные массы, а в нижней части (в области высокого давления) – наоборот, холоднее. Для антициклонов картина обратная – они холоднее сверху и теплее снизу. Как правило, глубина атмосферных вихрей составляет 100 км.

Исключительная точность регистрации лучевой скорости АМС Juno (0.01 мм в секунду при скорости самого аппарата в 58 км/с!) позволяет проводить тончайшие измерения вариаций гравитационного поля Юпитера, вызванных распределением масс в его теле. В частности, когда станция в июле 2019 года пролетела над БКП, исследователи попытались оценить массу этого вихря. Как оказалось, БКП простирается на глубину менее 500 км, что согласуется с данными, полученными MWR.

При взгляде в телескоп диск Юпитера выглядит характерно полосатым. Ярко-белые зоны сложены высокими облаками из замерзшего аммиака, бежевые пояса – более глубокими облаками из гидросульфида аммония. Пояса и зоны разделяют мощные струйные течения, движущиеся в противоположных направлениях – с востока на запад и с запада на восток. Глубина этих течений достигает 3200 км. 

Происхождение этих течений до сих пор оставалось неясным. Теперь исследователи полагают, что нашли ответ: движение воздушных масс регулируется конденсацией и испарением аммиака. В атмосфере Юпитера формируются ячейки Ферреля, схожие с теми, что формируются в умеренном поясе атмосферы Земли, только если на Земле на одно полушарие приходится одна ячейка Ферреля, то на Юпитере на одно полушарие приходится восемь ячеек, причем каждая из них в 30 раз больше земной.

Интересно, что на небольшой глубине (выше уровня водяных облаков) бежевые пояса Юпитера ярче в микроволновом диапазоне, чем белые зоны, в то время как на большой глубине картина обратная. Авторы находят аналогию этому явлению в земных океанах и связывают его с термоклином – резким скачком градиента температуры, разделяющим холодные глубинные и более теплые поверхностные океанские воды. Юпитерианский термоклин проходит на глубине 65 км под водяными облаками.

Ранее Juno уже обнаружила циклоны на обоих полюсах Юпитера, образующие симметричный полигональный узор. Северный полюс окружают восемь циклонов, южный полюс – пять. Сейчас, 5 лет спустя, исследователи смогли установить, что эти циклоны очень устойчивы и сохраняют свое положение друг относительно друга. Их взаимное влияние таково, что эти циклоны колеблются вблизи положения равновесия, и при дрейфе к полюсу полярный циклон отталкивает их назад.

Миссия Juno продлена до сентября 2025 года. Помимо изучения непосредственно Юпитера планируются сближения с его галилеевыми спутниками, ближайшее – 24 февраля 2022 года с Европой до расстояния 47 тыс. км. 29 сентября 2022 года станция сблизится с Европой до расстояния 356 км! Также планируется несколько пролетов Ио, из которых самым тесным будет сближение 3 февраля 2024 года до расстояния 1424 км.

Источники: https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-juno-science-results-offer-first-3d-view-of-jupiter-atmosphere
https://naif.jpl.nasa.gov/pub/naif/JUNO/kernels/spk/spk_ref_210111_251021_210111.bsp.lbl

Оригинальная статья:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abf1015