Vuosisatojen ajan tähtitieteilijät ovat havainneet Jupiterin pyörteistä pintaa ja olleet hämmästyneitä ja hämmentyneitä sen ulkonäöstä. Mysteeri vain syveni, kun vuonna 1995 Galileoavaruusalus saavutti Jupiterin ja alkoi tutkia sen ilmakehää syvällisesti. Siitä lähtien tähtitieteilijät ovat ihmetelleet sen värillisiä vyöhykkeitä ja pohtineet, ovatko ne vain pintailmiöitä vai jotain, joka menee syvemmälle.
Kiitos Junoavaruusalus , joka on kiertänyt Jupiteria heinäkuusta 2016 lähtien, tutkijat ovat nyt paljon lähempänä vastausta tähän kysymykseen. Tällä viime viikolla, kolme uutta tutkimusta julkaistiin pohjaltaJunotietoja, jotka esittivät uusia löydöksiä Jupiterin magneettikentästä, sen sisäisestä pyörimisestä ja kuinka syvälle sen vyöt ulottuvat. Kaikki nämä havainnot tarkistavat sitä, mitä tutkijat ajattelevat Jupiterin ilmakehästä ja sen sisäkerroksista.
Tutkimukset olivat nimeltään ' Jupiterin epäsymmetrisen painovoimakentän mittaus ',' Jupiterin ilmakehän suihkuvirtaukset ulottuvat tuhansien kilometrien syvyyteen ' ja ' Differentiaalisen pyörimisen tukahduttaminen Jupiterin syvässä sisustuksessa ', jotka kaikki julkaistiin vuonnaLuonto7.3.2018. Opintoja johti Prof. Luciano Iess Rooman Sapienza-yliopistosta, toinen Prof. Yohai Kaspi ja tohtori Eli Galanti Weizmann Institute of Science , ja kolmas Opettaja. Tristanin giljotti -lta Ranskan Rivieran observatorio .
Jupiterin etelänapa otettu Junon ohilennon aikana 16. joulukuuta 2017. Kiitos: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/David Marriott
Tutkimustyötä johtivat professori Kaspi ja tohtori Galanti, jotka sen lisäksi, että olivat toisen tutkimuksen päätekijöitä, olivat mukana kirjoittajia kahdessa muussa. Pari on valmistautunut tähän analyysiin jo aiemminJunolanseerattiin vuonna 2011, jonka aikana he rakensivat matemaattisia työkaluja gravitaatiokentän datan analysoimiseksi ja paremman käsityksen saamiseksi Jupiterin ilmakehästä ja sen dynamiikasta.
Kaikki kolme tutkimusta perustuivat keräämiin tietoihinJunokun se kulki yhdeltä Jupiterin navalta toiselle 53 päivän välein – tämä liike, joka tunnetaan nimellä 'perijove'. Jokaisella läpikäynnillä luotain käytti kehittynyttä instrumenttisarjaansa kurkistaakseen ilmakehän pintakerrosten alta. Lisäksi luotain lähettämiä radioaaltoja mitattiin sen määrittämiseksi, kuinka planeetan gravitaatiokenttä siirsi niitä kullakin kiertoradalla.
Kuten tähtitieteilijät ovat jo jonkin aikaa ymmärtäneet, Jupiterin suihkut virtaavat vyöhykkeinä idästä länteen ja lännestä itään. Prosessissa ne häiritsevät massan tasaista jakautumista planeetalla. Mittaamalla muutoksia planeetan painovoimakentässä (ja siten tämän massan epätasapainossa), tohtori Kaspin ja tohtori Galantin analyyttiset työkalut pystyivät laskemaan kuinka syvälle myrskyt ulottuvat pinnan alle ja millaista sen sisäinen dynamiikka on.
Ennen kaikkea tiimi odotti löytävänsä poikkeavuuksia, koska planeetta poikkeaa täydellisestä pallosta – mikä johtuu siitä, kuinka sen nopea pyöriminen puristaa sitä hieman. He etsivät kuitenkin myös muita poikkeavuuksia, jotka voitaisiin selittää ilmakehän voimakkaiden tuulien vuoksi.
Tämä Junon JunoCamista otettu kuva vangitsi etelänavan vain näkyvässä valossa. On ihme, miksi pohjois- ja etelänavat ovat niin samankaltaisia, mutta silti niissä on erilainen määrä sykloneja. Kuva: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles
Vuonna ensimmäinen tutkimus , tohtori Iess ja hänen kollegansa käyttivät tarkkaa Doppler-seurantaaJunoavaruusalukset suorittamaan Jupiterin painovoimaharmonisten mittauksia – sekä parillisia että parittomia. He määrittelivät, että Jupiterin magneettikentällä on pohjois-etelä-epäsymmetria, mikä viittaa ilmakehän sisäisiin virtauksiin.
Tämän epäsymmetrian analyysiä seurattiin vuonna toinen tutkimus , jossa tohtori Kaspi, tri Galanti ja heidän kollegansa käyttivät planeetan painovoimakentän vaihteluita Jupiterin itä-länsisuuntaisten suihkuvirtojen syvyyden laskemiseen. Mittaamalla, kuinka nämä suihkut aiheuttavat epätasapainoa Jupiterin painovoimakentässä ja jopa häiritsevät planeetan massaa, he päättelivät, että ne ulottuvat 3000 km:n (1864 mailin) syvyyteen.
Kaikesta tästä, prof. Guillot ja hänen kollegansa johtivat kolmas tutkimus , jossa he käyttivät aiempia löydöksiä planeetan gravitaatiokentästä ja suihkuvirroista ja vertasivat tuloksia sisämallien ennusteisiin. Tämän perusteella he päättelivät, että planeetan sisäosa pyörii melkein kuin jäykkä kappale ja että differentiaalinen pyörimisnopeus pienenee alaspäin.
Lisäksi he havaitsivat, että ilmakehän virtausvyöhykkeet ulottuivat 2000 km:n (1243 mailia) ja 3500 km:n (2175 mailia) syvyyteen, mikä oli yhdenmukainen parittomista gravitaatioharmonisista saatujen rajoitusten kanssa. Tämä syvyys vastaa myös pistettä, jossa sähkönjohtavuus kasvaisi tarpeeksi suureksi, jotta magneettivastus tukahduttaisi differentiaalisen pyörimisen.
Löytöidensä perusteella tiimi laski myös, että Jupiterin ilmakehä muodostaa 1 % sen kokonaismassasta. Vertailun vuoksi maapallon ilmakehä on alle miljoonasosa sen kokonaismassasta. Silti, kuten tohtori Kaspi selitti Weizzmann Institutessa Lehdistötiedote , tämä oli aika yllättävää:
'Se on paljon enemmän kuin kukaan ajatteli ja enemmän kuin mitä on tiedetty muilta aurinkokunnan planeetoilta. Se on periaatteessa massa, joka vastaa kolmea maapalloa, jotka liikkuvat kymmenien metrien sekunnissa.
Kaiken kaikkiaan nämä tutkimukset ovat tuoneet uutta valoa Jupiterin ilmakehän dynamiikkaan ja sisärakenteeseen. Tällä hetkellä Jupiterin ytimessä oleva aihe on edelleen ratkaisematta. Mutta tutkijat toivovat analysoivansa lisämittauksiaJunonähdäksesi, onko Jupiterilla kiinteä ydin ja (jos on) määrittää sen massa. Tämä puolestaan auttaa tähtitieteilijöitä oppimaan paljon aurinkokunnan historiasta ja muodostumisesta.
Lisäksi Kaspi ja Galanti aikovat käyttää joitain samoja menetelmiä, joita he kehittivät karakterisoidakseen Jupiterin suihkuvirtauksia torjuakseen sen ikonisimman ominaisuuden - Jupiterin. Suuri punainen piste . Sen lisäksi, että he selvittävät kuinka syvä tämä myrsky ulottuu, he haluavat myös oppia, miksi tämä myrsky on jatkunut niin monta vuosisataa ja miksi se on kutistunut huomattavasti viime vuosina.
Juno-operaation odotetaan päättyvän heinäkuussa 2018. Ilman mahdollisia laajennuksia, luotain suorittaa ohjatun kiertoradan Jupiterin ilmakehään suoritettuaan perijove 14:n. Jopa operaation päätyttyä tutkijat kuitenkin analysoivat sen keräämiä tietoja. tuleviksi vuosiksi. Se, mitä tämä paljastaa aurinkokunnan suurimmasta planeettasta, auttaa myös pitkälle lisäämään aurinkokunnan ymmärrystä.
Lisälukemista: Weizmann Institute of Science , Luonto , Luonto (2) , Luonto (3) ,