Po staletí astronomové pozorovali vířící povrch Jupitera a byli ohromeni a zmateni jeho vzhledem. Záhada se jen prohloubila, když v roce 1995 Galileokosmická loď dosáhl Jupiter a začal do hloubky studovat jeho atmosféru. Od té doby si astronomové lámali hlavu nad jeho barevnými pásy a přemýšleli, zda jde pouze o povrchový jev, nebo o něco, co jde hlouběji.
Díky Junokosmická loď , který obíhá Jupiter od července 2016, jsou nyní vědci mnohem blíže odpovědi na tuto otázku. Tento minulý týden tři nové studie byly zveřejněny na základěJunoúdaje, které přinesly nové poznatky o Jupiterově magnetickém poli, jeho vnitřní rotaci a o tom, jak hluboko sahají jeho pásy. Všechna tato zjištění revidují, co si vědci myslí o atmosféře Jupiteru a jejích vnitřních vrstvách.
Studie nesly název „ Měření asymetrického gravitačního pole Jupiteru ',' Jupiterovy atmosferické tryskové proudy sahají do hloubky tisíců kilometrů ' a ' Potlačení diferenciální rotace v hlubokém nitru Jupiteru “, které byly všechny zveřejněny vPřírodadne 7. března 2018. Studie vedl Prof. Luciano Iess z univerzity Sapienza v Římě, druhý od Prof. Yohai Kaspi a Dr. Eli Galanti z Weizmannův vědecký ústav a třetí tím Učitel. Tristan gilot z Observatoř Francouzské riviéry .
Jižní pól Jupiteru, pořízený během průletu Juno 16. prosince 2017. Poděkování: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/David Marriott
Výzkumné úsilí vedli Professo Kaspi a Dr. Galanti, kteří kromě toho, že byli hlavními autory druhé studie, byli spoluautory dalších dvou. Dvojice se na tuto analýzu připravovala již dříveJunospuštěna v roce 2011 a během této doby vytvořila matematické nástroje k analýze dat gravitačního pole a k lepšímu pochopení atmosféry Jupiteru a její dynamiky.
Všechny tři studie byly založeny na datech shromážděných společnostíJunojak to přecházelo z jednoho Jupiterova pólu na druhý každých 53 dní – manévr známý jako „perijove“. Při každém průchodu sonda používala svou pokročilou sadu nástrojů k nahlédnutí pod povrchové vrstvy atmosféry. Kromě toho byly měřeny rádiové vlny vysílané sondou, aby se určilo, jak byly posunuty gravitačním polem planety při každém oběhu.
Jak astronomové již nějakou dobu pochopili, Jupiterovy výtrysky proudí v pásech z východu na západ a ze západu na východ. Přitom narušují rovnoměrné rozložení hmoty na planetě. Měřením změn v gravitačním poli planety (a tím i této nerovnováhy hmoty) byly analytické nástroje Dr. Kaspiho a Dr. Galantiho schopny vypočítat, jak hluboko se bouře rozprostírají pod povrchem a jaká je vnitřní dynamika.
Tým především očekával, že najde anomálie kvůli tomu, jak se planeta odchyluje od dokonalé koule – což je způsobeno tím, jak ji její rychlá rotace mírně stlačuje. Hledali však také další anomálie, které by bylo možné vysvětlit přítomností silných větrů v atmosféře.
Tento snímek z Juno's JunoCam zachytil jižní pól pouze ve viditelném světle. Je záhadou, proč jsou severní a jižní póly tak podobné, a přesto mají různý počet cyklónů. Obrázek: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles
V první studium Dr. Iess a jeho kolegové použili přesné dopplerovské sledováníJunokosmická loď k provádění měření gravitačních harmonických na Jupiteru – sudých i lichých. Zjistili, že magnetické pole Jupiteru má severojižní asymetrii, což svědčí o vnitřních tocích v atmosféře.
Analýza této asymetrie byla sledována v druhé studium , kde Dr. Kaspi, Dr. Galanti a jejich kolegové použili variace v gravitačním poli planety k výpočtu hloubky východozápadních tryskových proudů Jupiteru. Měřením toho, jak tyto výtrysky způsobují nerovnováhu v gravitačním poli Jupitera, a dokonce narušují hmotnost planety, dospěli k závěru, že sahají do hloubky 3000 km (1864 mi).
Z toho všeho řídil prof. Guillot a jeho kolegové třetí studie , kde použili předchozí poznatky o gravitačním poli planety a tryskových proudech a porovnali výsledky s předpovědí vnitřních modelů. Z toho určili, že vnitřek planety se otáčí téměř jako tuhé těleso a že diferenciální rotace dále klesá.
Kromě toho zjistili, že zóny atmosférického proudění sahaly do hloubky mezi 2 000 km (1 243 mi) a 3 500 km (2 175 mi), což bylo v souladu s omezeními získanými z lichých gravitačních harmonických. Tato hloubka také odpovídá bodu, kdy by se elektrická vodivost stala dostatečně velkou, aby magnetický odpor potlačoval diferenciální rotaci.
Na základě svých zjištění tým také vypočítal, že atmosféra Jupiteru tvoří 1 % jeho celkové hmotnosti. Pro srovnání, zemská atmosféra je méně než miliontina její celkové hmotnosti. Přesto, jak vysvětlil Dr. Kaspi ve Weizzmannově institutu tisková zpráva , to bylo docela překvapivé:
'To je mnohem více, než si kdokoli myslel, a více než to, co bylo známo z jiných planet ve Sluneční soustavě.' To je v podstatě hmotnost rovnající se třem Zemi pohybujícím se rychlostí desítek metrů za sekundu.
Celkově vzato, tyto studie vrhly nové světlo na dynamiku atmosféry a vnitřní strukturu Jupiteru. V současnosti zůstává téma toho, co sídlí v jádru Jupiteru, nevyřešeno. Vědci však doufají, že analyzují další měření, která provedliJunozjistit, zda má Jupiter pevné jádro a (pokud ano), určit jeho hmotnost. To zase pomůže astronomům dozvědět se hodně o historii a formování Sluneční soustavy.
Kromě toho se Kaspi a Galanti snaží použít některé ze stejných metod, které vyvinuli k charakterizaci Jupiterových tryskových proudů, aby se vypořádali s jeho nejznámějším rysem – Jupiterovým Velká červená skvrna . Kromě určení, jak hluboko tato bouře sahá, také doufají, že zjistí, proč tato bouře přetrvává po tolik staletí a proč se v posledních letech znatelně zmenšuje.
Očekává se, že mise Juno skončí v červenci 2018. Bez jakéhokoli rozšíření provede sonda řízený deorbit do atmosféry Jupiteru poté, co provedla perijovu 14. Nicméně i po skončení mise budou vědci analyzovat data, která shromáždila. pro nadcházející roky. To, co to odhaluje o největší planetě Sluneční soustavy, bude také znamenat dlouhou cestu k informování o pochopení Sluneční soustavy.
Další čtení: Weizmannův vědecký ústav , Příroda , Příroda (2) , Příroda (3) ,