Οι αστρονόμοι, χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), ανακάλυψαν δομές και δραστηριότητα στην ατμόσφαιρα του Δία πάνω από τη Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα. Αυτά τα περίεργα χαρακτηριστικά φαίνεται να προκαλούνται από ισχυρά ατμοσφαιρικά κύματα βαρύτητας.
Η Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα είναι η μεγαλύτερη καταιγίδα στο ηλιακό σύστημα, διπλάσια από τη Γη, και πιστεύεται ότι μαίνεται εδώ και τουλάχιστον 300 χρόνια, σύμφωνα με τη NASA. Οι άνεμοι της Μεγάλης Ερυθράς Κηλίδας (Great Red Spot) μαίνονται με ταχύτητα περίπου 270 έως 425 μίλια την ώρα (430 έως 680 χιλιόμετρα την ώρα), έως και 3,5 φορές πιο γρήγορα από έναν ανεμοστρόβιλο εδώ στη Γη.
Παρά την ηλικία, το μέγεθος και τη δύναμη της καταιγίδας, οι επιστήμονες είχαν υποθέσει ότι η ατμόσφαιρα του Δία πάνω από τη Μεγάλη Ερυθρά κηλίδα δεν ήταν και τόσο ενδιαφέρουσα. Ωστόσο, οι νέες παρατηρήσεις από το Near InfraRed Spectrograph (NIRSpec) του JWST, δείχνουν ότι αυτή η υπόθεση είναι πολύ λανθασμένη.
«Πιστεύαμε ότι αυτή η περιοχή, ίσως αφελώς, θα ήταν πραγματικά βαρετή. Στην πραγματικότητα είναι εξίσου ενδιαφέρουσα με το βόρειο σέλας, αν όχι περισσότερο. Ο Δίας δεν παύει ποτέ να εκπλήσσει», δήλωσε ο επικεφαλής της ομάδας Henrik Melin του Πανεπιστημίου του Leicester.
Τι μυστικά κρύβει η Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα του Δία;
Η ανώτερη ατμόσφαιρα του Δία είναι το σημείο στο οποίο η κατώτερη ατμόσφαιρα του πλανήτη συναντά το μαγνητικό του πεδίο. Αυτό οδηγεί σε λαμπρό βόρειο και νότιο σέλας, το οποίο τροφοδοτείται από τον βομβαρδισμό φορτισμένων σωματιδίων από τον ήλιο και από τις εκρήξεις ηφαιστειακών υλικών που εκρήγνυνται από το φεγγάρι Ιώ, το πιο ενεργό ηφαιστειακό σώμα στο ηλιακό σύστημα.
Ο Δίας μπορεί να είναι ένα από τα πιο φωτεινά αντικείμενα στον νυχτερινό ουρανό πάνω από τη Γη, και είναι εύκολα ορατός σε καθαρό ουρανό. Ωστόσο, εκτός από το βόρειο και το νότιο σέλας του, η ατμόσφαιρα του μεγαλύτερου πλανήτη του ηλιακού συστήματος λάμπει μόνο ασθενώς, γεγονός που καθιστά δύσκολο για τα επίγεια τηλεσκόπια να δουν με λεπτομέρεια μέσα από τη γήινη ατμόσφαιρα.
Από τη θέση του James Webb σε απόσταση ενός εκατομμυρίου μιλίων από τη Γη, η ατμόσφαιρα του πλανήτη μας δεν αποτελεί εμπόδιο για αυτό το διαστημικό τηλεσκόπιο αξίας 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Επιπλέον, η ευαισθησία του JWST στο υπέρυθρο φάσμα του επιτρέπει να δει την ατμόσφαιρα του γίγαντα των αερίων με περίπλοκες λεπτομέρειες, συμπεριλαμβανομένης της περιοχής πάνω από τη Μεγάλη Κόκκινη Κηλίδα.
Με στόχο να ανακαλύψουν αν αυτή η περιοχή είναι λίγο θαμπή, ο Melin και οι συνεργάτες του τη στόχευσαν με το NIRSpec, το κύριο όργανο του JWST. Αυτό οδήγησε στην ανακάλυψη μιας ποικιλίας περίπλοκων δομών σε όλο το οπτικό πεδίο του JWST, συμπεριλαμβανομένων σκοτεινών τόξων και φωτεινών κηλίδων.
Αν και το προσπίπτον ηλιακό φως είναι υπεύθυνο για την πλειοψηφία του φωτός που φαίνεται από την ατμόσφαιρα του Δία, η ομάδα πιστεύει ότι πρέπει να υπάρχει και κάτι άλλο που προκαλεί αλλαγές στο σχήμα και τη δομή της ανώτερης ατμόσφαιρας του Δία.
«Ένας τρόπος με τον οποίο μπορείτε να αλλάξετε αυτή τη δομή είναι τα κύματα βαρύτητας – παρόμοια με τα κύματα που πέφτουν σε μια παραλία και δημιουργούν κυματισμούς στην άμμο», εξήγησε ο Melin. «Αυτά τα κύματα δημιουργούνται βαθιά στην ταραχώδη κατώτερη ατμόσφαιρα, γύρω από τη Μεγάλη Κόκκινη κηλίδα, και μπορούν να ταξιδέψουν σε ύψος, αλλάζοντας τη δομή και τις εκπομπές της ανώτερης ατμόσφαιρας» πρόσθεσε..
Αυτά τα κύματα βαρύτητας είναι πολύ διαφορετικά από τα βαρυτικά κύματα, τα τελευταία από τα οποία είναι μικροσκοπικοί κυματισμοί στο χώρο και το χρόνο που προβλέφθηκαν από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν στη θεωρία του 1915 για τη γενική σχετικότητα. Τα κύματα βαρύτητας διαδίδονται μέσω της ατμόσφαιρας, σε αντίθεση με τη δομή του χωροχρόνου, όπως κάνουν τα βαρυτικά κύματα.
Τα ατμοσφαιρικά κύματα βαρύτητας παρατηρούνται περιστασιακά και στη Γη, αλλά αυτά τα γήινα κύματα είναι πολύ λιγότερο έντονα και ισχυρά από το ίδιο φαινόμενο που συμβαίνει πάνω από τον Δία.
Σημαντικά ευρήματα για μελλοντικές αποστολές
Η ομάδα ελπίζει τώρα να συνεχίσει την ανίχνευση αυτών των νέων χαρακτηριστικών της Μεγάλης Ερυθράς Κηλίδας του Δίας και των περίπλοκων κυματομορφών που τις διέπουν με το JWST. Αυτή η μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να αποκαλύψει πώς τα κύματα ρέουν μέσα στην ανώτερη ατμόσφαιρα του γίγαντα των αερίων και πώς αυτό προκαλεί την κίνηση των παρατηρούμενων δομών.
Τα ευρήματα αναμένεται να βοηθήσουν στην καλύτερη κατανόηση της κατανομής της ενέργειας στον Δία και θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην υποστήριξη της αποστολής του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE).
Το JUICE εκτοξεύτηκε στις 14 Απριλίου 2023 και θα φτάσει στον Δία και τα φεγγάρια του το 2031, όταν θα κάνει λεπτομερείς παρατηρήσεις του Δία και των τριών μεγάλων ωκεάνιων φεγγαριών του, του Γανυμήδη, της Καλλιστώς και της Ευρώπης.
Τα αποτελέσματα της ομάδας δημοσιεύονται στο περιοδικό Nature Astronomy.