A csillagászok évszázadok óta figyelték a Jupiter kavargó felületét, és megjelenése félelmet keltett és misztikálta. A rejtély csak akkor mélyült el, amikor 1995 - ben a Galileo Az űrhajó elérte a Jupitort, és alaposan megkezdte a légkör tanulmányozását. Azóta az csillagászok zavartak a színes sávok felett, és azon tűnődtek, vajon ezek csak felszíni jelenségek, vagy valami mélyebbek.
Köszönhetően a Juno űrhajó, amely 2016. július óta kering a Jupiter körül, a tudósok sokkal közelebb állnak a kérdés megválaszolásához. A múlt héten három új tanulmány jelent meg: Juno adatok, amelyek új eredményeket mutattak be a Jupiter mágneses mezőjéről, annak belső forgásáról és arról, hogy a hevedere milyen mélyen nyúlik be. Mindezek a megállapítások áttekinti azt, amit a tudósok gondolnak a Jupiter légköréről és belső rétegeiről.
A tanulmányok címe: „Jupiter aszimmetrikus gravitációs tere mérése”, „Jupiter légköri sugárfolyamai több ezer kilométer mélyre terjednek ki” és „Jupiter mély belső térbeli differenciális forgásának elnyomása”, melyek mindegyikét a Természet 2018. március 7-én. A tanulmányokat Luciano Iess, a római Sapienza Egyetem vezette, a másodikot Yohai Kaspi és Dr. Eli Galanti, a Weizmann Tudományos Intézet professzora vezette, a harmadik pedig Tristan Guillot, a Cote d'Azur Observatoire.
A kutatási munkát Kaspi professzor és Dr. Galanti vezette, akik amellett, hogy a második tanulmány vezető szerzői, a másik kettő társszerzői voltak. A pár már korábban felkészült erre az elemzésre Juno 2011-ben indult, ekkor matematikai eszközöket építettek a gravitációs mező adatok elemzésére, és jobban megértsék a Jupiter légkörét és annak dinamikáját.
Mindhárom tanulmány a Juno ahogy a Jupiter egyik pólusáról a másikra haladt minden 53. napon - egy manőver, amelyet úgy hívnak, mint „perijove”. Mindegyik lépésnél a szonda fejlett hangszerkészletét használja a légkör felszíni rétegeinek peerálására. Ezenkívül meghatározzuk a szonda által kibocsátott rádióhullámokat annak meghatározására, hogy a bolygó gravitációs mezője hogyan mozgatja őket minden egyes pályán.
Ahogy a csillagászok egy ideje megértették, a Jupiter fúvókái sávokban haladnak keletről nyugatra és nyugatról keletre. A folyamat során megzavarják a tömeg egyenletes eloszlását a bolygón. A bolygó gravitációs mezőjének változásainak mérésével (és ezáltal a tömeg egyensúlyhiányával) Dr. Kaspi és Dr. Galanti elemző eszközei képesek voltak kiszámítani, hogy a viharok milyen mélyen terjednek a felszín alatt, és milyen a belső dinamikája.
Mindenekelőtt a csapat arra számított, hogy rendellenességeket fog találni azért, mert a bolygó eltér a tökéletes gömbtől - ami annak köszönhető, hogy gyors forgása kissé lebontja. Ugyanakkor további anomáliákat is kerestek, amelyek magyarázhatók az erős szél jelenléte miatt a légkörben.
Az első vizsgálatban Dr. Iess és munkatársai pontos Doppler-követést használták Juno űrhajó a Jupiter gravitációs harmonikáinak mérésére - egyenletes és páratlan is. Azt határozták meg, hogy a Jupiter mágneses mezőjének északi-déli aszimmetriája van, ami a légkör belső áramlását jelzi.
Ezen aszimmetria elemzését a második tanulmány nyomon követte, ahol Dr. Kaspi, Dr. Galanti és munkatársaik a bolygó gravitációs mezejének variációit használták a Jupiter keleti-nyugati sugárfolyamának mélységének kiszámításához. Megmérve, hogy ezek a fúvókák milyen egyensúlyhiányt okoznak a Jupiter gravitációs mezőjében, és még a bolygó tömegét is megzavarják, arra a következtetésre jutottak, hogy 3000 km (1864 mérföld) mélységig terjednek.
Mindezek alapján Guillot professzor és kollégái elvégezték a harmadik tanulmányt, amelyben a bolygó gravitációs tere és a sugárfolyamok korábbi eredményeit használta fel, és az eredményeket összehasonlították a belső modellek előrejelzéseivel. Ebből megállapították, hogy a bolygó belseje szinte egy merev testtel forog, és hogy a differenciál-forgás tovább csökken.
Megállapították továbbá, hogy a légköri áramlási zónák 2000 km (1243 mérföld) és 3500 km (2175 mérföld) közötti mélységre terjednek ki, ami összhangban áll a furcsa gravitációs harmonikusok által előírt korlátozásokkal. Ez a mélység annak a pontnak felel meg, ahol az elektromos vezetőképesség elég nagy lesz, hogy a mágneses húzás elnyomja a differenciális forgást.
Megállapításaik alapján a csoport azt is kiszámította, hogy a Jupiter légköre a teljes tömegének 1% -át teszi ki. Összehasonlításképpen: a Föld légköre a teljes tömegének kevesebb, mint egymilliárd része. Ennek ellenére, amint Dr. Kaspi a Weizzmann Intézet sajtóközleményében kifejtette, ez meglepően meglepő volt:
„Ez sokkal több, mint bárki gondolta, és több, mint amit a Naprendszer más bolygóiról ismertek. Ez alapvetően olyan tömeg, amely három Földnek felel meg, másodperces tíz méter sebességgel mozogva. ”
Mindent egybevetve, ezek a tanulmányok új fényt derített a Jupiter légköri dinamikájára és belső szerkezetére. Jelenleg a Jupiter magjában rejlő kérdés továbbra sem oldódott meg. De a kutatók remélik, hogy elemezni fogják a további méréseket Juno hogy megnézzük, van-e Jupiter szilárd magja, és (ha igen) meghatározzuk tömegét. Ez viszont segít a csillagászoknak sokat megtanulni a Naprendszer történetét és kialakulását.
Ezen túlmenően Kaspi és Galanti ugyanazoknak a módszereknek a felhasználását kívánják használni, amelyeket a Jupiter sugárfolyamának jellemzésére fejlesztettek ki annak leg ikonikusabb tulajdonsága - a Jupiter nagy vörös foltja - kezelésére. Amellett, hogy meghatározzák a vihar mélységét, azt remélik, hogy megtudják, miért tartózkodott ez a vihar oly sok évszázadon keresztül, és miért érezhetően csökken az utóbbi években.
A Juno misszió várhatóan 2018 júliusában fog befejeződni. Bármilyen kiterjesztést megtiltva, a szonda ellenőrzött deorbitot vezet a Jupiter légkörébe, miután végrehajtotta a 14-es perveget. Ugyanakkor a misszió befejezése után a tudósok is elemzik az összegyűjtött adatokat. az elkövetkező években. Amit ez felfedi a Naprendszer legnagyobb bolygójáról, az szintén nagy előrelépést jelent a Naprendszer megértésének ismerete felé.
