Две недели назад зонд NASA Juno («Юнона») совершил 47-е сближение с Юпитером. В этот проход помимо данных о газовом гиганте «Юнона» также собирала информацию о его спутнике Ио, известном своей сильной вулканической активностью. Но к огорчению команды учёных зонд не смог завершить передачу собранных научных данных из-за сбоя.

Зонд «Юнона» на фоне Юпитера в представлении художника. Источник изображения: NASA

После перезагрузки бортового компьютера «Юноны» 17 декабря зонд был переведён в безопасный режим. Собранные аппаратом данные полностью сохранились, и с 22 декабря команда NASA понемногу вытягивает с зонда эту информацию. Сегодня или завтра этот процесс будет завершён, и зонд попытаются перевести из безопасного режима в режим нормальной работы.

В NASA пока не могут со 100-процентной уверенностью назвать причину сбоя. Скорее всего, бортовое оборудование подверглось бомбардировке заряжёнными частицами, когда в процессе сближения «Юнона» проходила через магнитосферу Юпитера. Возможно, позже учёные дадут развёрнутое описание события.

Фото Ио, сделанное в 2022 году с расстояния 82 тыс. км. Источник изображения: NASA

Следующий пролет «Юноны» мимо Юпитера состоится 22 января 2023 года. Зонд находится на орбите газового гиганта с 2016 года. После завершения основной программы исследования этой планеты он занялся более плотным изучением его спутников. Ганимед и Европа уже исследовались приборами «Юноны». Теперь пришёл черёд Ио. Ждём интересных подробностей. В NASA подтверждают, что собранные 14 декабря данные по Ио, включая мониторинг поверхности с высоким разрешением, во время сбоя не пострадали.

Около четырёх десятилетий учёные используют космические аппараты и наземные телескопы для изучения погодных условий на Юпитере — самой большой планете Солнечной системы. В течение местного года, который эквивалентен 12 земным годам, на Юпитере фиксируются жаркие и холодные периоды, но они имеют иное происхождение по сравнению с сезонными изменениями на нашей планете.

Источник изображения: ESO / L.N. Fletcher

На Земле погодные изменения зимой, весной, летом и осенью происходят из-за наклона оси планеты к плоскости, в которой она вращается вокруг Солнца. Из-за наклона в 23° разные части земного шара получают разное количество солнечного света в течение года, что и приводит к возникновению сезонных изменений. В это же время ось Юпитера к плоскости орбиты имеет наклон всего 3°. Это означает, что количество попадающих на разные участки планеты солнечных лучей в течение всего длительного года практически не меняется. Несмотря на это, новое исследование показало, что вокруг покрытого облаками шара планеты происходят периодические температурные колебания.

«Мы решили одну часть головоломки, установив, что в атмосфере происходят эти естественные циклы. Для понимания причин возникновения этих закономерностей и почему они происходят в конкретные временные промежутки, нам нужно исследовать области выше и ниже облачных слоёв», — считает Ли Флетчер (Leigh Fletcher), астроном из Университета Лестера в Великобритании и один из участников нового исследования.

Учёные обнаружили признаки того, что изменения климата на Юпитере могут быть связаны с явлением, известным как телесоединение. Речь идёт о пространственных атмосферных структурах, которые связывают погодные и климатические аномалии на больших расстояниях. На нашей планете подобные явления впервые наблюдались ещё в XIX веке. Исследуя Юпитер, учёные установили, что при повышении температуры на определённых широтах в северном полушарии те же широты в южном полушарии остывают практически зеркально.

«Это было самым удивительным. Мы обнаружили связь между тем, как менялись температуры на очень далёких широтах. Это похоже на явление, которое мы наблюдаем на Земле, когда погодные и климатические условия в одном регионе могут оказывать заметное влияние на погоду в других местах, причём области изменчивости, похоже, связаны через огромные расстояния в атмосфере», — рассказал Гленн Ортон (Glenn Orton), планетолог из Лаборатории реактивного движения (JPL) Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США.

Измерения также показали, что при повышении температуры в стратосфере, верхнем слое атмосферы Юпитера, она понижается в тропосфере, нижнем слое атмосферы, где и происходят разные погодные явления, включая мощные штормы. В исследовании использовались данные, собранные с 1978 года с помощью разных наземных телескопов, включая Очень большой телескоп (VLT) в Чили, Инфракрасный телескоп (IRTF) NASA и оптический телескоп Субару японской Национальной астрономической обсерватории на Гавайях. В исследовании также использовались данные космических аппаратов, включая зонды «Вояджер», которые пролетели мимо Юпитера в 1979 году, и «Кассини», который пролетел мимо Юпитера в 2001 году.

«Измерение этих температурных изменений и периодов во времени — это шаг к созданию полноценного прогноза погоды на Юпитере. Это удастся сделать, если мы сможем связать причину и следствие происходящего в атмосфере Юпитера. И ещё более важный вопрос связан с распространением полученных знаний на другие планеты-гиганты, чтобы попытаться увидеть проявление подобных закономерностей в других местах», — считает Ли Флетчер.

Учёные и раньше знали о существовании более холодных и тёплых областей на Юпитере, которые соответственно выглядят более белыми и коричневыми. Новое исследование, охватившее период в три юпитерианских года, впервые дало представление о том, как происходит изменение температуры в разных областях планеты-гиганта в разное время года.

После изучения спутников Юпитера — Ганимеда и Европы — принадлежащий NASA зонд «Юнона» (Juno) намерен исследовать ещё одну луну газового гиганта. Речь идёт о таинственной Ио, на которой высока вулканическая активность.

Фото Ио, сделанное в 2022 году. Источник изображения: NASA

«Юнона», находящаяся на орбите Юпитера с 2016 года, вчера получила команды из NASA на проведение «фотосессии» с Ио. Спутник Юпитера размером с земную Луну останется в центре внимания зонда в течение следующих полутора лет, «Юнона» совершит девять облётов небесного тела, в двух случаях зонд будет пролетать в 1500 км от его поверхности. Для сравнения, капсула Orion, облетавшая Луну в рамках миссии Artemis I, пролетала от поверхности всего в 130 км. Тем не менее, как сообщает NASA, миссия позволит впервые провести мониторинг покрытого магмой спутника с высоким разрешением, что даст возможность подробнее изучить вулканы Ио и то, как извержения вулканов связаны с мощным магнитным полем Юпитера.

«Юнона» уже участвовала в кратковременном исследовании Ио. В июне 2022 года зонд пролетел от спутника на расстоянии около 80 тыс. км. Известно, что Ио сильно отличается от лун вроде Ганимеда и Европы, под ледяной поверхностью которых, как считается, скрываются океаны воды, возможно, имеющие примитивные формы жизни.

Поверхность Ио покрыта озёрами лавы, вырывающейся из сотен вулканов, разбросанных по поверхности луны — некоторые из вулканических гейзеров, по данным NASA, выбрасывают лаву на десятки километров. Хотя непохоже, чтобы на Ио присутствовала какая-либо жизнь, учёным всё-таки хочется рассмотреть космический объект поближе — это самое тектонически активное тело во всей Солнечной системе. Наблюдения Ио будут проводиться в рамках расширенной миссии «Юноны», начавшейся в 2021 году.

Хотя сенсоры «Юноны» оптимизированы для исследования самого Юпитера, они показали блестящие результаты и при изучении его лун — в 2021 году получены данные о поверхности Ганимеда, его магнитном поле и других характеристиках. Осенью 2022 года связанная с облётом Европы миссия позволила впервые увидеть «трёхмерные» изображения холодной поверхности объекта. Более того, микроволновый радиометр «Юноны» (MWR) дал возможность команде учёных впервые «заглянуть» под ледяную поверхность Европы и Ганимеда. Благодаря ему удалось изучить структуру, чистоту и температуру водяного льда на обеих лунах, а также их океаны на глубинах до 24 км. При сопоставлении данных MWR и снимков поверхности выяснилось, что разница между типами рельефа не только поверхностная. Молодые, яркие структуры оказались холоднее более тёмных.

Изучением Юпитера учёные занимаются не первое десятилетие, туда регулярно отправляются космические зонды. В апреле 2023 года должна стартовать миссия European Jupiter Icy Moons Explorer (Juice). Впрочем, пройдёт восемь лет, пока новый зонд достигнет пункта назначения.

Научный волонтёр Томас Томопулос (Thomas Thomopoulos) из необработанных снимков космического аппарата NASA Juno создал интересное изображение тени спутника Ганимеда на облачном покрове Юпитера. По сути это факт солнечного затмения, которое можно было бы наблюдать со стороны планеты-гиганта. Возможно, в далёком будущем это зрелище будет регулярно радовать глаз обитателей космической станции на орбите Юпитера, ведь вокруг него вращается четыре больших луны.

Источник изображения: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, Image processing by Thomas Thomopoulos CC BY

Представленное выше изображение тени Ганимеда на облачном покрове Юпитера получено из серии рабочих снимков камерой JunoCam аппарата Juno («Юнона»), который сделал их 25 февраля 2022 года в 40-й проход вблизи Юпитера на высоте 71 тыс. км от его облаков. В этот момент аппарат был на расстоянии в 15 раз ближе к Юпитеру, чем Ганимед, который движется по орбите вокруг планеты-гиганта на удалении около 1,1 млн км. Подобное изображение опубликовано впервые.

Затейливые узоры на покрове Юпитера — это облака из воды и аммиака в атмосфере из водорода и гелия. Одна эта планета-гигант почти в два раза массивнее всех остальных планет Солнечной системы вместе взятых. На орбите Юпитера находятся два места сосредоточения ископаемых астероидов — так называемых троянских. Это свалка древностей эпохи зарождения Солнечной системы. Туда сейчас отправлен зонд «Люси». На Юпитере и в его окрестностях есть, на что посмотреть. Через 10-15 лет земная наука всерьёз займётся изучением Юпитера и его лун. Не исключено, что там даже может быть жизнь в подлёдных океанах одного из его спутников — на Европе.

Опубликованы первые изображения, сделанные американским космическим аппаратом Juno («Юнона»), когда он пролетал около спутника Юпитера Европы. Зонд запечатлел ледяную поверхность спутника, в том числе с весьма близкого расстояния — во время максимального сближения 29 сентября в 12:36 мск аппарат находился примерно в 352 км от поверхности Европы.

Это был только третий в истории близкий пролёт у Европы на высоте менее 500 км. В результате было получено самое детализированное изображение (фото ниже) с 3 января 2000 года, когда аппарат Galileo прошёл на расстоянии 351 км от спутника. Европа — шестой по величине спутник в солнечной системе, немного уступающий по размерам земной Луне. Предполагается, что под слоем льда толщиной несколько километров находится солёный океан, в котором может быть жизнь.

Опубликованный NASA фрагмент снимка демонстрирует участок поверхности Европы к северу от экватора. Из-за высокого контраста вдоль линии терминатора (границы ночной стороны) хорошо различимы неровности рельефа, включая вытянутое углубление рядом с границей тени — возможно, это был кратер. Полученные Juno новые данные о геологии Европы окажутся полезными для последующих миссий, включая миссию аппарата Europa Clipper, который будет запущен в 2024 году для изучения атмосферы, поверхности и внутренней части спутника Юпитера, а также ответа на вопрос, может ли там быть жизнь.

У Juno было всего два часа, чтобы сделать снимки — он промчался мимо Европы на относительной скорости около 23,6 км/с. Разрешение изображений получилось максимальным — около 1 км на пиксель. Аппарат также получил ценные данные об ионосфере Европы, её поверхности, составе ледяного слоя и того, что находится под ним. После пролёта мимо Европы траектория Juno поменялась, и период обращения сократился с 43 до 38 дней. В июне 2021 года аппарат прислал снимки Ганимеда — другого спутника Юпитера, а в 2023 и 2024 годах он совершит пролёты около Ио — самого геологически активного тела Солнечной системы.

Национальное управление США по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (NASA) сообщает о том, что 26 сентября Юпитер окажется в оппозиции, что создаст наиболее благоприятные условия для наблюдения этого газового гиганта с Земли.

Источник изображений: NASA

Оппозиция возникает, когда астрономический объект восходит на востоке, а Солнце заходит на западе. В результате, наблюдаемый объект и Солнце находятся на противоположных сторонах Земли.

Оппозиция Юпитера происходит каждые 13 месяцев, благодаря чему планета кажется больше и ярче, чем в любое другое время года. Однако в конце текущего месяца газовый гигант окажется на минимальном расстоянии от Земли за последние 70 лет.

Максимальное сближение Юпитера с нашей планетой редко совпадает с оппозицией, а значит, виды в этом году будут особенно красивыми. Отмечается, что 26 сентября газовый гигант окажется на удалении в 587 млн км от Земли. Для сравнения: наибольшее расстояние между планетами составляет примерно 966 млн км.

Астрономы отмечают, что в хороший бинокль должны быть видны полосы (по крайней мере, центральная полоса) и три или четыре галилеевых спутника. При использовании любительского телескопа можно будет разглядеть Большое красное пятно на Юпитере — самый большой атмосферный вихрь в Солнечной системе. Образование было открыто ещё в 1665 году. Размеры вихря достигают 40–50 тыс. километров в длину и 13–16 тыс. километров в ширину.

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США опубликовало два впечатляющих изображения Юпитера, которые были сделаны с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб». На них запечатлены яркие полярные сияния, а также Большое красное пятно — крупнейший атмосферный вихрь в Солнечной системе.

Источник изображения: NASA / ESA / CSA / Jupiter ERS Team / Judy Schmidt

Оба снимка сделаны камерой ближнего инфракрасного диапазона NIRCam (Near-Infrared Camera), которая размещена в конструкции космического телескопа. Поскольку инфракрасный свет невидим для человеческого глаза, он был отображён на видимый спектр. Как правило, самые длинные волны имеют более красные оттенки, а самые короткие — синие. Учёные сформировали композитные изображения, используя для этого несколько фильтров, сопоставленных с разными цветами.

Источник изображения: NASA / ESA / CSA / Jupiter ERS Team / Ricardo Hueso (UPV / EHU) / Judy Schmidt

На изображениях видно, что яркие северные сияния простираются над северным и южным полюсами Юпитера. Их сияние наиболее заметно в фильтре, настроенном на более красные цвета, поскольку он также выделяет свет, отражаемый от облаков. Большое красное пятно на новых снимках выглядит белым из-за того, что оно, как и другие облака, отражает много солнечного света. На снимках также просматриваются тусклые кольца Юпитера и два спутника планеты — Амальтея и Адрастея. Ожидается, что представленные снимки помогут астрономам получить новую информацию о процессах, происходящих на Юпитере.

На космический телескоп «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope) возлагаются большие надежды по обнаружению объектов в невероятно отдалённых уголках вселенной, и он уже начал их оправдывать. Однако обсерватория прекрасно подходит и для небесных тел, расположенных куда ближе к Земле — одним из них является Юпитер.

Источник изображения: NASA

Пару недель назад NASA публиковало несколько снимков крупнейшей планеты Солнечной системы, полученных на этапе калибровки и проверки приборов телескопа. Теперь американское космическое агентство опубликовало ещё одно, необработанное изображение, полученное с ближней инфракрасной камеры (NIRCam) телескопа 27 июля 2022 года. Здесь хорошо различимо Большое красное пятно и полосы в атмосфере планеты.

Новый снимок поможет учёным лучше понять особенности атмосферы Юпитера, выстроить более точные картины её тепловой структуры и слоёв, а также подробнее изучить ветры и полярные сияния на планете. Снимок был сделан с выдержкой 11 минут через фильтр F212N (2,12 мкм) — он используется для изучения молекулярного водорода. Объектами наблюдений аппарата «Джеймс Уэбб» на предстоящей неделе могут стать спутник Юпитера Ио, расположенный в главном поясе астероид Гигея, а также остатки сверхновой Кассиопеи А, сообщает Space.com.

Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде провели компьютерное моделирование орбиты Юпитера и четырёх его главных лун, позволившее установить, почему у газового гиганта отсутствуют такие эффектные кольца, какими известен соседний Сатурн.

Источник изображения: Planet Volumes/unsplash.com

Как сообщает издание Independent со ссылкой на астрофизика Стивена Кейна (Stephen Kane), если бы у Юпитера были кольца вроде сатурнианских, они были бы видны с Земли и выглядели ещё более удивительно, хотя бы потому, что Юпитер находится гораздо ближе к нашей планете.

На самом деле небольшие кольца у Юпитера всё же есть, но они намного меньше, чем у Сатурна и их нелегко разглядеть с помощью обычного астрономического оборудования. А вот большие кольца там не могли образоваться, потому как их бы разрушили многочисленные луны Юпитера ещё до формирования. Другими словами, гравитация лун не позволяла появиться кольцам в прошлом и не позволит сформироваться им в будущем. Юпитер более, чем вдвое массивнее, чем все остальные планеты Солнечной системы вместе взятые, причём его окружают 79 лун.

У Сатурна тоже есть луны, и они играют важную роль в формировании и сохранении его колец, но, если бы они были крупнее, гравитация легко разрушила бы и их. В будущем Кейн намерен создать компьютерную модель Урана — предположительно, в далёком прошлом планета столкнулась с другим объектом массой с Землю или значительно больше, в результате чего у планеты тоже остались заметные кольца.

В минувший вторник операторы орбитального телескопа «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope) опубликовали первые официальные изображения, на которых оказались объекты далёкой вселенной — галактики и туманности. На новой порции снимков представили куда более близкие объекты: Юпитер, три его спутника, а также его кольца.

Снимок Юпитера и Европы с фильтром 2,12 мкм. Источник изображений: nasa.gov

Фотографии самой большой планеты в Солнечной системе были сделаны в процессе ввода космического телескопа в эксплуатацию — инженеры «Джеймса Уэбба» калибровали и проверяли работу четырёх научных приборов и других систем обсерватории. Телескоп был сдан в эксплуатацию в начале этой недели, а во вторник стартовала научная работа.

Снимки с фильтрами 2,12 (слева) и 3,23 (справа) мкм

Снимки были сделаны на камеру ближнего инфракрасного диапазона NIRCam (Near-Infrared Camera), фильтры менялись. На первом снимке с фильтром 2,12 мкм позирует сам Юпитер, отчётливо видно Большое красное пятно (при инфракрасной съёмке оно белое) — атмосферный вихрь, который мог бы поглотить всю Землю — и спутник Европу, тень которого легла слева от пятна. Второй был сделан с фильтром 3,23 мкм.

Юпитер и Европа на снимке с фильтром 3,23 мкм

Помимо Европы на снимках можно разглядеть кольца и ещё два спутника Юпитера: Метиду и Фиву. Учёным и самим не терпелось полюбоваться фотографиями — они подтверждают, что «Джеймс Уэбб» можно использовать и для наблюдения за объектами, расположенными совсем недалеко. А если повезёт, то увидеть признаки извержений у той же Европы или сатурнианского Энцелада.

Астероид 6481 Тенцинг

В NASA также напомнили, что «Джеймс Уэбб» умеет отслеживать перемещения объектов — требованием при разработке была способность следить за телами, движущимися с угловой скоростью до 30 угловых миллисекунд в секунду (мсд/c). Эту функцию при калибровке системы тоже проверили: объектом стал астероид 6481 Тенцинг из пояса между Марсом и Юпитером. Выяснилось, что телескоп справляется с объектами, угловая скорость которых составляет до 67 мсд/с — в два с лишним раза быстрее.

Эксперты NASA одобрили продолжение работ по проекту SWIM, согласно которому в подлёдный океан юпитерианской луны Европы планируется запустить рой миниатюрных плавающих роботов с наборами датчиков. На втором этапе группа проекта разработает и создаст прототипы микроботов и алгоритмы взаимодействия между ними. Под эти цели NASA выделит $600 тыс. на два года.

Источник изображения: NASA/JPL-Caltech

Проект SWIM (Sensing With Independent Micro-Swimmers) был выбран в 2021 году как один из перспективных для реализации в ближайшие десятилетия. Океан Европы давно манит учёных своей потенциальной возможностью оказаться колыбелью инопланетной биологической жизни. Подо льдом Европы почти наверняка скрывается многокилометровая толща жидкой воды, температура которой на больших глубинах обещает оказаться комфортной для зарождения и развития микробной и даже более сложной жизни.

Проект SWIM предполагает спуск контейнера с микроботами сквозь толщу льда (его придётся проплавить или пробурить) к воде. Небольшой контейнер диаметром 25 см и длиной 10 см сможет вместить до 40 микроботов длиной около 12 см. На борту микроботов будут датчики температуры, давления, солёности, а также сенсоры поиска биомаркеров. Данные между микроботами будут передаваться с помощью ультразвука. На днях проект SWIM успешно завершил первый этап работ и заслужил право приступить ко второму этапу.

Источник изображения: NASA/JPL-Caltech

Проект SWIM не единственный, который нацелен на изучение Европы. Весной этого года началась сборка зонда NASA Europa Clipper для поиска жизни на Европе, запуск которого ожидается в 2024 году. Ещё раньше — в этом году — к Европе и лунам Юпитера должен полететь зонд JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer). Выбранный учёными объект настолько интересен для изучения, что одним аппаратом дело не обойдётся.

В NASA сообщили, что вскоре юпитерианский зонд Lucy («Люси») на несколько месяцев выйдет из зоны устойчивой связи с Землёй, и попытки полностью развернуть заклинившую солнечную панель аппарата на это время придётся прекратить. В следующий раз высокоскоростной канал связи с зондом появится 16 октября. Только после этого в NASA примут решение о продолжении попыток довести раскрытие панели до 100 % или остановиться на достигнутом.

Источник изображения: NASA

В то же время в NASA сообщают о значительном прогрессе в раскрытии заклинившей панели. Серия попыток с 6 мая по 16 июня привела к тому, что панель раскрылась на 353–357 градусов из 360 возможных. Этого более чем достаточно для нормальной работы бортовых систем зонда. Тем более жёсткость каркаса панели даже в такой степени раскрытия достаточно велика для устойчивости всей конструкции.

Две солнечные панели зонда, каждая из которых имеет диаметр около 7 м, были сложены гармошкой, чтобы поместиться в обтекатель ракеты-носителя. На орбите одна панель развернулась полностью, а вторая раскрылась на 345 градусов. Электродвигатель, который тянул трос-растяжку, не смог довести панель до фиксатора. К счастью электродвигатели были спроектированы с запасной обмоткой и в NASA предложили включать сразу по две обмотки для увеличения крутящего момента. Это принесло частичный успех, и панель раскрылась ещё сильнее, хотя до фиксатора она по-прежнему не дотянула.

Сильнее всего в NASA опасаются того, что панель свернётся в ходе манёвров зонда с включением двигателя. Но сейчас команда почти уверена, что ничего плохого не случится.

Источник изображения: NASA

21 июня космический аппарат успешно выполнил манёвр коррекции траектории, который является вторым в серии манёвров по подготовке космического аппарата к пролёту Земли. На днях связь с аппаратом будет частично прекращена до третьего гравитационного манёвра у Земли 16 октября. После восстановления связи в полном объёме будет принято решение продолжить попытки раскрыть панель до фиксатора или прекратить их.

Зонд «Люси» отправлен на встречу с астероидами на орбите Юпитера, которые образовались ещё в эпоху зарождения Солнечной системы. Миссия продлится 12 лет и хотелось бы, чтобы она началась без существенных проблем.