На полюсах Юпитера постоянно бушуют огромные, вихревые циклоны. Ученые считают, что они частично вызваны полярной турбулентностью и конвекцией. Непонятно другое - почему некоторые из этих вращающихся вихрей образуют аккуратные геометрические узоры, которые сохраняют свою структуру в течение многих лет.

Один из геометрических узоров на поверхности Юпитера. Source: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Как сообщает издание Vice, астрофизики уже некоторое время ломают голову над этим явлением, некоторые из них уверены, что для его полного понимания может потребоваться новая наука -физика, находящаяся за пределами Стандартной модели или Новая физика.

Циклоны Юпитера, запечатленные аппаратом Юнона

Впервые циклоны на Юпитере были обнаружены благодаря космическому аппарату NASA Juno, который находится на орбите газового гиганта с 2016 года. Один из циклонов около северного полюса Юпитера окружен восемью другими в форме восьмиугольника. В районе южного полюса аналогичное скопление из пяти циклонов имеет форму пентагона. Каждый из таких циклонов по размеру примерно равен площади Китая.

Группа ученых под руководством Эндрю Ингерсолла, профессора планетарных наук Эрла К. Энтони из Калифорнийского технологического института, задалась целью раскрыть загадочные силы, управляющие этими геометрическими штормами.

В новой работе, опубликованной в журнале Nature Astronomy, авторы подробно описывают результаты своих исследований, показывая, что "антициклоническое кольцо" ветров, дующих в противоположном направлении от циклонов, " является необходимым условием стабильности многоугольной формы". Однако, по словам экспертов, некоторые ключевые вопросы по-прежнему остаются без ответа.

"С 2017 года космический аппарат Juno наблюдает циклон на северном полюсе Юпитера, окруженный восемью циклонами меньших размеров, расположенными в виде многоугольника", - сообщают исследователи в своей публикации. " Пока неясно, почему эта конфигурация настолько стабильна и каким образом она поддерживается".

"Многоугольники и составляющие их самостоятельные вихревые потоки остаются стабильными на протяжении четырех лет с тех пор, как их обнаружил Juno, - поясняют исследователи. " Эти полигональные структуры либо вращаются медленно, либо вообще не вращаются... В отличие от них, у Сатурна на каждом полюсе есть только один примерно такой же циклон".

Для измерения скорости ветров и динамики циклонов, бушующих на поверхности Юпитера, исследователи использовали прибор Jovian InfraRed Auroral Mapper (JIRAM), установленный на Juno. С помощью этого прибора удалось обнаружить мощные воздушные потоки, которые удерживают циклоны на месте, что и объясняет их стабильность.

Будущие наблюдения за газовым гигантом

При этом астрофизики отметили, "К своему удивлению, мы не обнаружили ожидаемых признаков конвекции, в отличие от предыдущих наблюдений, которые показали, что именно конвекция играет ключевую роль в возникновении мощных штормов Юпитера". По словам команды, для того чтобы разобраться в этих противоречивых данных, необходимо провести дополнительные исследования. "Параллельное изучение южнополярных штормов Юпитера, сфокусированное на вихревой составляющей и стабильности, представляет собой шаг в верном направлении", - пишут они.

В ближайшее время ученые планируют раскрыть новые тайны Юпитера с помощью наблюдений, сделанных миссией Юнона, а также космическим телескопом Джеймса Вебба, который уже запечатлел несколько изображений газового гиганта. Уже 29 сентября аппарат межпланетная станция Юнона совершит близкий пролет над шестым спутником Юпитера Европой, а затем продолжит дальнейшие наблюдения за газовым гигантом.

Все эти исследования помогут лучше понять процессы движения газов и могут послужить основой для описания законов новой физики, описывающей сложные механизмы газовых планет-гигантов.

Источники: Journal Vice, Journal Nature Astronomy, Nasa Mission Juno.
1. (https://www.nature.com/articles/s41550-022-01774-0.epdf)  
2. https://www.missionjuno.swri.edu/news/nasas-juno-will-perform-close-flyby-of-europa
3. (https://www.vice.com/en/article/88qmjb/scientists-baffled-by-perfectly-geometric-polygons-of-cyclones-on-jupiter)