A Naptól a Földnél ötször távolabb keringő Jupiter olyan gyenge besugárzást kap a központi csillagunktól, hogy az a bolygó felsőlégkörét mindössze –70 °C-ra volna képes felmelegíteni. Így aztán igen sokáig, mintegy ötven éven át erősen vakarták a fejüket a csillagászok, amióta csak tudják, hogy ott valójában 400 °C-nál is forróbb hőmérsékletek uralkodhatnak. Hogyan lehet ez? Mi fűti ilyen hatékonyan az óriásbolygó légkörének külső rétegeit? A probléma komolyságát jelzi, hogy a jelenséget a szakemberek az „energiaválság” kifejezéssel illették.
A rejtély legvalószínűbb megoldását végül egy földi és két űrobszervatórium egyesített erőfeszítései segítségével egy nagy nemzetközi kutatócsoport találta meg a közelmúltban. A szakemberek a NASA Juno űrszondájának, a Hawaii-szigetek Mauna Kea vulkánjának tetején működő Keck-távcsőnek és a Japán JAXA űrügynökség Hisaki műholdjának adatai révén tárták fel az extra hőmennyiség valószínűsíthető forrását.
„Eredményeink szerint a Jupiternek az igen erős, a Naprendszerben a legintenzívebb sarkifény-tevékenysége lehet felelős a bolygó felsőlégkörének meglepően magas hőmérsékletre való felfűtéséért” – kezdi James O’Donoghue, a JAXA Sagamiharában, Japánban működő Űrkutatási és Űrhajózási intézetének munkatársa, a napokban a rangos Nature szakfolyóiratban publikált tanulmány vezető szerzője. A sarki fényt a bolygók mágneses terének láthatatlan erővonalai körül spirálvonalban haladó, elektromosan töltött részecskék okozzák a bolygó mágneses pólusai környezetében. Ezek a részecskék a légkör atomjaiba és molekuláiba ütközve fényjelenség kíséretében energiát adnak át a felsőlégkör gázanyagának. Ez a Földön is jól ismert, ám Magyarországról csak ritkán megfigyelhető, látványos fényjelenség megfelelője a Jupiteren.
Már jó ideje felvetődött az elképzelés, hogy a Jupiter felsőlégkörének fűtéséért a bolygó sarki fénye lehet a felelős, ám ezt egészen mostanáig nem sikerült erős bizonyítékokkal sem alátámasztani, sem megcáfolni. A bolygó légkörmodelljei azt mutatták, hogy a pólusok felől az egyenlítői zónába hőenergiát szállítani igyekvő szeleket a Jupiter gyors forgása miatt rendkívül erős kelet–nyugati irányú áramlásai eltérítik, és csapdába ejtik a sarkvidékek környékén. A mostani megfigyelések szerint azonban a longitudinális áramlások gyengébbek lehetnek a vártnál, mert nem képesek megakadályozni a hőenergia eljutását a bolygó ekvatoriális régióiba.
Az asztrofizikusok a Keck nagyfelbontású felvételeit a Hisaki és a Juno mágneses adataival kombinálva valós időben figyelhették meg, amint a sarki fény lökésszerűen küld energiát a Jupiter egyenlítőjének irányába. A kutatók 2016–17-ben két éjszakán, összesen öt órán keresztül figyelték meg a bolygót a Keck II távcső közeli infravörös spektrográfjával (NIRSPEC). A korábbi néhány képpontos felbontással ellentétben ezúttal több mint tízezer elkülönülő képelemben sikerült a Jupiter felsőlégkörének hőmérsékletét megmérniük a csillagászoknak a bolygó korongja mentén. A megfigyelés szerint pedig a pólusok környékére koncentrálódó forró foltok helyett a hő – ha csökkenő intenzitással is, de – egészen az egyenlítői vidékekig jut a Jupiter felsőlégkörében.
A Jupiter mágneses terét Föld körüli pályáról vizsgáló Hisaki műhold megfigyelései szerint a Keck-mérések időpontjában éppen heves sarkifény-tevékenység zajlott az óriásbolygón, amit az akkor és ott különösen erős napszél – a Nap koronájából származó nagy energiájú töltött részecskék áramlása – okozott. Tulajdonképpen a puszta szerencse is közrejátszott, hogy éppen egy jelentős hősokk alkalmával sikerült a kutatóknak megfigyelniük a bolygót. Ha egy másik éjszakára esett volna a távcsőidejük, elmulaszthatták volna az egészet.
A kutatók következő célja az, hogy további megfigyelésekkel a jelenség dinamikáját is tanulmányozhassák, és így jobban megértsék a mágneses tér és a Jupiter ionoszférájának és légkörének bonyolult magnetohidrodinamikai kapcsolatát.
Forrás: Keck Obszervatórium
