Új Jupiter-leletek a NASA Juno szondájáról

A kutatók a Science and the Journal of Geophysical Research: Planets folyóiratban ma több cikket publikáltak Juno légköri felfedezéseiről. További cikkek jelentek meg a Geophysical Research Letters két legutóbbi számában.

„A Juno új megfigyelései új információk kincsesládáját nyitják meg a Jupiter rejtélyes megfigyelhető jellemzőiről” – mondta Lori Glaze, a NASA bolygótudományi részlegének igazgatója az ügynökség washingtoni központjában. „Minden egyes dokumentum a bolygó légköri folyamatainak különböző aspektusaira világít rá – ez egy csodálatos példa arra, hogy nemzetközileg sokszínű tudományos csapataink hogyan erősítik Naprendszerünk megértését.”

A Juno 2016-ban lépett a Jupiter pályájára. Az űrszonda mind a 37 bolygón való áthaladása során egy speciális műszercsomag pillantott be a viharos felhőfedélzet alá.

„Korábban a Juno meglepett bennünket olyan célzásokkal, amelyek szerint a Jupiter légkörében a jelenségek a vártnál mélyebbre mentek” – mondta Scott Bolton, a Juno vezető kutatója, a San Antonio-i Southwest Research Institute munkatársa és a Jupiter örvényeinek mélységéről szóló Journal Science tanulmány vezető szerzője. „Most kezdjük összerakni ezeket az egyes darabokat, és először megértjük, hogyan működik a Jupiter gyönyörű és erőszakos légköre – 3D-ben.”

A Juno mikrohullámú radiométere (MWR) lehetővé teszi a missziós tudósok számára, hogy a Jupiter felhőcsúcsai alá nézzenek, és megvizsgálják számos örvényviharának szerkezetét. E viharok közül a leghíresebb a Nagy Vörös Folt néven ismert ikonikus anticiklon. Ez a Földnél szélesebb, bíbor örvény majdnem két évszázaddal ezelőtti felfedezése óta foglalkoztatja a tudósokat.

Az új eredmények azt mutatják, hogy a ciklonok felül melegebbek, alacsonyabb légköri sűrűséggel, míg alul hidegebbek, nagyobb sűrűséggel. Az ellenkező irányba forgó anticiklonok felül hidegebbek, alul viszont melegebbek.

Az eredmények azt is jelzik, hogy ezek a viharok a vártnál jóval magasabbak, némelyikük 60 mérfölddel (100 kilométerrel) a felhők teteje alatt, míg mások, köztük a Nagy Vörös Folt, több mint 200 mérföldre (350 kilométerre) terjednek. Ez a meglepő felfedezés azt bizonyítja, hogy az örvények azokon a területeken túli területeket fednek le, ahol a víz lecsapódik és felhők képződnek, azon mélység alatt, ahol a napfény felmelegíti a légkört. 

A Nagy Vörös Folt magassága és mérete azt jelenti, hogy a légköri tömeg koncentrációja a viharon belül potenciálisan kimutatható lenne a Jupiter gravitációs terét vizsgáló műszerekkel. A Juno két közeli átrepülése a Jupiter leghíresebb helye felett lehetőséget biztosított a vihar gravitációs jelének felkutatására és az MWR eredmények kiegészítésére annak mélységében. 

Amikor a Juno alacsonyan haladt a Jupiter felhőfedélzetén, körülbelül 130,000 209,000 km/h sebességgel, a Juno tudósai a NASA Deep Space Network nyomkövető antennájának segítségével 0.01 milliméter/másodperces sebességváltozásokat tudtak mérni, több mint 400 millió mérföldről (650). millió kilométer). Ez lehetővé tette a csapat számára, hogy a Nagy Vörös Folt mélységét körülbelül 300 mérföldre (500 kilométerre) korlátozza a felhők teteje alatt.

„Megdöbbentő a 2019. júliusi átrepülés során a Nagy Vörös Folt gravitációjának eléréséhez szükséges pontosság” – mondta Marzia Parisi, a Juno tudósa, a NASA dél-kaliforniai Jet Propulsion Laboratory munkatársa, és a Journal Science-ben megjelent cikk vezető szerzője a sziget gravitációs átrepüléseiről. Nagy Vörös Folt. "Az MWR mélységre vonatkozó megállapításainak kiegészítése nagy magabiztosságot ad afelől, hogy a jövőbeni Jupiter gravitációs kísérletek ugyanolyan érdekes eredményeket fognak hozni." 

Övek és zónák

A ciklonokon és anticiklonokon kívül a Jupiter jellegzetes öveiről és zónáiról ismert – fehér és vöröses felhősávokról, amelyek körbeveszik a bolygót. Erős, ellentétes irányú keleti-nyugati szél választja el a sávokat. Juno korábban felfedezte, hogy ezek a szelek vagy sugárfolyamok körülbelül 2,000 mérföld (nagyjából 3,200 kilométer) mélységet érnek el. A kutatók még mindig próbálják megfejteni a sugárfolyamok kialakulásának rejtélyét. A Juno MWR-je által többszörös áthaladás során gyűjtött adatok egy lehetséges nyomra utalnak: az atmoszférában lévő ammóniagáz figyelemreméltó összhangban halad fel és le a megfigyelt sugáráramokkal.

„Az ammónia követésével keringő sejteket találtunk az északi és a déli féltekén is, amelyek természetükben hasonlóak a „ferrelsejtekhez”, amelyek a Föld éghajlatának nagy részét szabályozzák” – mondta Keren Duer, a Weizmann Intézet végzős hallgatója. az izraeli Science és a Journal Science című tanulmány vezető szerzője a Jupiter Ferrel-szerű sejtjeiről. „Míg a Földön féltekénként egy Ferrel-sejt van, addig a Jupiterben nyolc – mindegyik legalább 30-szor nagyobb.”

A Juno MWR adatai azt is mutatják, hogy az övek és zónák mintegy 40 kilométeres átmeneten mennek keresztül a Jupiter vízfelhői alatt. Kis mélységben a Jupiter övei világosabbak mikrohullámú fényben, mint a szomszédos zónákban. De mélyebben, a vízfelhők alatt ennek az ellenkezője igaz – ami hasonlóságot mutat óceánjainkkal.

"Ezt a szintet "jovicline"-nek nevezzük, a Föld óceánjaiban látható átmeneti réteghez hasonlóan, amelyet termoklinnak neveznek, ahol a tengervíz élesen átvált viszonylag melegről viszonylag hidegre" - mondta Leigh Fletcher, a Juno kutatója az egyetemről. az egyesült királyságbeli Leicesterben, és a Journal of Geophysical Research: Planets című folyóiratban megjelent cikk vezető szerzője, amely kiemeli a Junonak a Jupiter mérsékelt égövi övein és övezeteiben végzett mikrohullámú megfigyeléseit.

Sarki ciklonok

Juno korábban óriási ciklonális viharok sokszögű elrendezését fedezte fel a Jupiter mindkét pólusán – nyolc nyolcszögletű elrendezésben északon, öt pedig ötszögletű mintázatban délen. Most, öt évvel később a küldetéstudósok az űrszonda Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) megfigyelései alapján megállapították, hogy ezek a légköri jelenségek rendkívül ellenállóak, és ugyanazon a helyen maradnak.

"A Jupiter ciklonjai befolyásolják egymás mozgását, és egyensúlyi helyzet körüli oszcillációt okoznak" - mondta Alessandro Mura, a Juno kutatótársa a Római Nemzeti Asztrofizikai Intézetben, és a Geophysical Research Lettersben a rezgésekről és stabilitásról nemrég megjelent cikk vezető szerzője. a Jupiter sarki ciklonjaiban. "Ezeknek a lassú oszcillációknak a viselkedése arra utal, hogy mély gyökereik vannak."

A JIRAM adatai azt is jelzik, hogy a Föld hurrikánjaihoz hasonlóan ezek a ciklonok a pólus felé akarnak mozdulni, de az egyes pólusok közepén elhelyezkedő ciklonok visszaszorítják őket. Ez az egyensúly megmagyarázza a ciklonok elhelyezkedését és az egyes pólusok különböző számát.