Munje na Jupiteru su 100 puta moćnije od munja na Zemlji: To su pokazali snimci iz svemirske letelice Džuno

Jupiter je najmasivnija planeta našeg Sunčevog sistema, pa zato ne čudi što ima i neverovatne oluje, koje nekad traju i vekovima. Neke od njih stvaraju i strahovite udare munja, koji su 100 puta moćniji od munja na Zemlji, a verovatno i mnogo jači, pokazala je nova studija, saopštila je Laboratorija za svemirske nauke Univerziteta Kalifornije u Berkliju.

Rezultati potiču iz analize podataka letelice Džuno, koja orbitira oko planete od 2016. godine i skenira atmosferu svojim mikrotalasnim radiometrom, koji može da detektuje radio-emisije munja slične radio-smetnjama koje stvaraju munje na Zemlji.

Preporučujemo

Proučavanje oluja na drugim planetama baca novo svetlo na oluje na našoj planeti, koje još nisu potpuno razjašnjene, rekao je glavni autor Majkl Vong, planetarni naučnik u Laboratoriji. Njegova studija objavljena je u žurnalu AGU Advances.

– Toliko toga ne znamo o munjama na Zemlji – rekao je on, napominjući da su naučnici tokom poslednje decenije otkrili nekoliko novih tipova „kratkotrajnih svetlosnih pojava“ (TLE) povezanih sa grmljavinskim olujama na Zemlji.

Ovi TLE-ovi, milisekundni električni fenomeni u troposferi iznad velikih oluja, uključuju crvene vilenjake, mlazne struje, haloe i fenomen nazvan ELVE-ovi.

Na Jupiteru, munje nam „govore o konvekciji, što je proces kojim se atmosfera komeša i prenosi toplotu odozdo“, rekao je Vong i dodao:

– Konvekcija funkcioniše malo drugačije na Zemlji i Jupiteru jer Jupiter ima atmosferu u kojoj dominira vodonik, pa je vlažan vazduh teži i teže ga je podići nagore – objasnio je.

Vazduh na Zemlji se uglavnom sastoji od azota, koji je teži od vode, pa dodata voda čini vlažan vazduh lakšim. Teži vlažan vazduh na Jupiteru ne samo da znači da je potrebno mnogo više energije da bi se oluja podigla, već i da oluja oslobađa mnogo više energije kada stigne do vrha atmosfere, što dovodi do velikih brzina vetra i intenzivnih munja koje sevaju između oblaka.

Prema Vongu, gotovo svaka letelica koja je prošla pored Jupitera detektovala je munje, uglavnom zato što se bljeskovi ističu na noćnoj strani planete poput svitaca u mraku. Na osnovu podataka iz prethodnih misija, koje su mogle da detektuju samo super-snažne bljeskove na noćnoj strani, Jupiter je stekao reputaciju planete čije munje nose mnogo više energije u poređenju sa onima na Zemlji. To je bilo tako sve dok visoko osetljiva kamera za praćenje zvezda na letelici Džuno nije unela sumnju, detektujući brojne slabije bljeskove slične onima na Zemlji. Problem sa snimanjem noćne strane uopšte je u tome što oblaci mogu blokirati pogled na bljeskove munja i otežati precizno određivanje njihove stvarne optičke snage, rekao je Vong.

Glavni instrument letelice Džuno, mikrotalasni radiometar, pružio je precizniji način za merenje snage munja na koju ne utiču oblaci u Jupiterovoj atmosferi. Iako instrument nije bio dizajniran za proučavanje munja, radiometar usmeren nadole može detektovati mikrotalasne emisije iz obližnjih oluja.

Foto: Shutterstock/Artsiom P

Međutim, oluje na Jupiteru se često dešavaju istovremeno širom pojaseva koji okružuju planetu, što otežava određivanje koja je tačno oluja proizvela munju. A bez precizne lokacije oluje, nemoguće je odrediti snagu udara koristeći samo mikrotalasna merenja. Vong je ovo uporedio sa situacijom u kojoj čujete seriju pucketanja na paradi povodom Kineske nove godine, a ne znate da li pucaju kokice na nekoliko metara od vas ili petarde u susednom bloku.

Srećom, tokom 2021. i 2022. godine došlo je do zatišja u olujama u Severnom ekvatorijalnom pojasu, pa je Vong mogao da se fokusira na po jednu veliku oluju, precizno određujući njenu lokaciju pomoću svemirskog teleskopa Habl, kamere letelice Džuno i snimaka koje su podelili astronomi amateri. On ih je nazvao „stelt“ (nevidljivim) superolujama. Poput pravih superoluja, njihov obrazac aktivnosti trajao je mesecima i globalno transformisao okolnu strukturu oblaka. Ali, za razliku od pravih superoluja, njihovi stubovi oblaka dosezali su samo skromne visine karakteristične za male oluje.

– Pošto smo imali preciznu lokaciju, mogli smo jednostavno da kažemo: „U redu, znamo gde se nalazi. Direktno merimo snagu“ – rekao je on.

Džuno je napravio 12 prolaza iznad izolovanih oluja tokom tog perioda, a u četiri navrata bio je dovoljno blizu da izmeri mikrotalasni statički elektricitet munja. Bljeskovi su u proseku bili tri u sekundi tokom ovih prolaza; u jednom preletu Džuno je detektovao 206 zasebnih impulsa mikrotalasnog zračenja. Od ukupno 613 izmerenih impulsa, Vong je izračunao da se snaga kretala od one slične udaru munje na Zemlji do one 100 ili više puta veće snage. Budući da je upoređivao emisije munja na Zemlji na jednoj radio-talasnoj dužini sa emisijama munja na Jupiteru na drugoj talasnoj dužini, postoji određena nesigurnost u poređenju, upozorio je Vong. Na osnovu jedne studije radio-emisija munja na Zemlji, Jupiterovi udari mogli su biti i milion puta snažniji od onih na Zemlji.

Pretvaranje mikrotalasne snage udara munje u ukupnu snagu nije jednostavno, primetila je koautorka Ivana Kolmašova, astrofizičarka sa Karlovog univerziteta u Pragu i članica Češke akademije nauka. Munja ne emituje samo na radio i optičkim talasnim dužinama, već stvara i toplotnu, akustičnu i hemijsku energiju. Procenjuje se da na Zemlji jedan udar oslobađa oko 1 gigadžula ukupne energije, ili milijardu džula: dovoljno da napaja 200 prosečnih domova tokom sat vremena. Vong procenjuje da se energija munje na Jupiteru kreće do 500, a možda i do 10.000 puta više od one na Zemlji.

Munje se verovatno generišu na sličan način kao na Zemlji, gde se rastuća vodena para kondenzuje u tečne kapljice i kristale leda koji se električno naelektrišu, što dovodi do velikih razlika u naponu između oblaka ili između oblaka i tla. Zato su grmljavinske oluje na Zemlji povezane sa gradom. Na Jupiteru, dok vodena para podstiče podizanje olujnih oblaka u gornju atmosferu, naelektrisani kristali leda sastoje se i od vode i od amonijaka. Jedna teorija je da se voda i amonijak kombinuju stvarajući „kašaste loptice“ (mushballs) koje padaju poput vlažnog grada.

Iako snažnije munje podrazumevaju veće napone između oblaka, detalji o tome kako se one generišu na Jupiteru u odnosu na Zemlju ostaju misterija, rekao je Vong.

– Ovde detalji postaju uzbudljivi, gde se možete zapitati: „Da li bi ključna razlika mogla biti u atmosferama od vodonika naspram onih od azota, ili u tome što su oluje na Jupiteru više, pa su u pitanju veće udaljenosti?“ – rekao je on.

Oluje na Jupiteru su visoke preko 100 kilometara, u poređenju sa 10 kilometara na Zemlji.

– Ili je možda dostupna veća energija jer je kod vlažne konvekcije na Jupiteru potrebno veće nagomilavanje toplote pre nego što se generiše oluja koja će stvoriti munju? To je aktivno polje istraživanja – dodao je on.

(Telegraf Nauka/Space Sciences Lab UC Berkeley)