Nowe wnioski pochodzą z analizy danych sondy Juno, która krąży wokół Jowisza od 2016 roku. Jej radiometr mikrofalowy nie został zaprojektowany jako “łowca piorunów”, ale potrafi rejestrować emisje radiowe powstające przy wyładowaniach. To ważne, bo światło błyskawicy może zostać przysłonięte przez gęste chmury, natomiast sygnał mikrofalowy daje szansę zajrzeć głębiej w burzową maszynerię planety.
Pioruny z planety, która nie zna spokojnej pogody
Na Ziemi burza jest wydarzeniem. Przychodzi front, ciemnieje niebo, na horyzoncie miga, potem spada deszcz albo grad i po wszystkim zostaje zapach mokrego asfaltu. Jowisz działa w zupełnie innej skali. Tam pogoda nie jest epizodem, tylko stanem domyślnym. Cała planeta jest wielowarstwowym układem pasów, stref, wirów i prądów, które potrafią ciągnąć się przez tysiące kilometrów.
W tym świecie błyskawica nie jest ozdobnikiem burzy, ale jednym z najlepszych śladów tego, co dzieje się w głębi atmosfery. Wyładowania elektryczne mówią naukowcom, gdzie zachodzi konwekcja, czyli unoszenie cieplejszego materiału i transport energii z niższych warstw. Na Jowiszu to szczególnie cenne, bo nie da się po prostu zajrzeć pod chmury tak, jak patrzymy na ziemskie niebo. Z zewnątrz widzimy piękną powierzchnię, ale sama kuchnia pogody znajduje się niżej.
Nowe badanie opublikowane w AGU Advances skupiło się na burzach nazwanych stealth superstorms, czyli ukrytymi superburzami. To ciekawa kategoria, bo nie chodzi o najbardziej widowiskowe potwory z gigantycznymi wieżami chmur. Ich aktywność mogła trwać miesiącami, ale z zewnątrz nie zawsze wyglądały jak katastrofa w skali planetarnej. Dopiero połączenie danych Juno, obserwacji Hubble’a i zdjęć od astronomów amatorów pozwoliło ustalić, skąd pochodzą impulsy radiowe.
Przez lata pioruny na Jowiszu obserwowano głównie po stronie nocnej, bo tam błyski łatwiej odcinały się od tła. Problem polega na tym, że światło to dość kapryśny świadek. Gęste warstwy chmur mogą je tłumić, rozpraszać albo całkiem zasłaniać. W efekcie błysk widziany z orbity nie musi wiernie mówić, jak mocne było wyładowanie. To trochę jak ocenianie koncertu zza ściany: słychać basy, ale nie wiadomo, co naprawdę dzieje się na scenie.
Radiometr mikrofalowy Juno działa inaczej. Rejestruje emisje radiowe powiązane z piorunami, a takie sygnały mogą przechodzić przez chmury skuteczniej niż światło widzialne. Dzięki temu naukowcy mogli spojrzeć na burze bez polegania wyłącznie na tym, co akurat udało się dostrzec na ciemnej półkuli planety. To nie znaczy, że pomiary stały się proste. Jowisz potrafi mieć wiele aktywnych burz naraz, więc przypisanie sygnału do konkretnego źródła bywa jak próba ustalenia, który sąsiad wierci w ścianie, gdy cały blok robi remont.
Szczęśliwie w latach 2021–2022 w północnym pasie równikowym Jowisza nastąpiło względne uspokojenie aktywności burzowej. Ten “ciszej pracujący” okres pozwolił naukowcom skupić się na pojedynczych dużych burzach. Podczas przelotów Juno zarejestrowano 613 impulsów, a średnio wypadało około trzech błysków na sekundę. Część z nich miała moc porównywalną z ziemskimi wyładowaniami, ale część przekraczała je ponad stukrotnie.
Dlaczego jowiszowa burza musi najpierw zebrać siły?
Różnica między burzą ziemską a jowiszową zaczyna się już w składzie atmosfery. U nas powietrze tworzą głównie azot i tlen. Para wodna jest lżejsza od suchego powietrza, więc wilgotne masy chętniej unoszą się ku górze. To jeden z powodów, dla których burze mogą się rozwijać tak dynamicznie: ciepłe, wilgotne powietrze idzie w górę, ochładza się, para kondensuje, powstają chmury, krople, kryształki lodu i warunki do elektrycznego chaosu.
Na Jowiszu atmosfera jest zdominowana przez wodór, a w takim otoczeniu wilgotne powietrze zachowuje się mniej “lekko”. Trudniej je poderwać do góry, więc potrzebny jest większy zapas energii. To trochę jak z korkiem od szampana, który długo się nie poddaje. Przez chwilę nic spektakularnego nie widać, ale gdy ciśnienie wygra, energia uwalnia się gwałtownie.
Kiedy taka burza przebije się wyżej, skutki są potężniejsze. Naukowcy wskazują, że jowiszowe burze mogą mieć około 100 km wysokości, podczas gdy ziemskie burze osiągają zwykle rząd wielkości około 10 km. Większa skala oznacza większe odległości, silniejsze prądy, większe nagromadzenie energii i przestrzeń, w której mogą narastać różnice ładunków.
Amoniakowe kryształy, wodny lód i kosmiczna wersja gradu
Mechanizm powstawania piorunów na Jowiszu może przypominać ziemski tylko w ogólnym zarysie. Na Ziemi ważną rolę odgrywają krople wody, kryształki lodu i zderzenia cząstek w chmurach burzowych. Te zderzenia prowadzą do rozdzielenia ładunków, a gdy różnica potencjałów staje się wystarczająco duża, atmosfera robi to, co potrafi najlepiej: znajduje gwałtowną drogę wyrównania napięcia.
Na Jowiszu w grę wchodzi również woda, ale dochodzi do tego amoniak. Wysoko w atmosferze mogą tworzyć się kryształy złożone z wody i amoniaku, a wcześniejsze prace związane z misją Juno pokazały, że w burzach Jowisza mogą powstawać także osobliwe, amoniakowo-wodne “mushballs”, czyli lodowe bryły przypominające kosmiczną wersję gradowych kul.
To właśnie jest jeden z najciekawszych elementów Jowisza. Z jednej strony widzimy znajome procesy: burze, konwekcję, wyładowania, lód, chmury. Z drugiej strony niemal każdy z tych elementów zostaje przepisany przez inną chemię, większą grawitację, głębszą atmosferę i brak stałej powierzchni, do której można by przyłożyć nasze ziemskie intuicje. Jowisz nie jest pogodowym odpowiednikiem Ziemi w rozmiarze XXL. To osobna instrukcja obsługi atmosfery.
Źródło: Sci Tech Daily
