Jupiterova Velká rudá skvrna je snadno jedním z nejikoničtějších obrázků v naší sluneční soustavě, vedle Saturnových prstenců. Velká rudá skvrna a pásy mraků, které ji obklopují, jsou snadno vidět pomocí dalekohledu na dvorku. Ale mnoho z toho, co se děje v zákulisí na Jupiteru, zůstalo skryto.
Když Juno kosmická loď dorazí k Jupiteru asi za měsíc, budeme obdařeni některými velkolepými snímky z kamer na palubě této lodi. Abychom do té doby vzbudili naše choutky, vytvořili astronomové využívající velmi velké pole Karla G. Janského v Novém Mexiku podrobnou rádiovou mapu plynného obra. Použitím dalekohledu k nahlédnutí 100 km za vrcholky mraků tým ukázal na většinou neprozkoumanou oblast Jupiterovy atmosféry.
Tým výzkumníků z UC Berkeley k této práci použil aktualizované schopnosti VLA. Citlivost VLA se zlepšila desetkrát. 'Tyto mapy Jupiteru skutečně ukazují sílu vylepšení VLA,' řekl Bryan Butler, člen týmu a odborný astronom z National Radio Astronomy Observatory v Socorru v Novém Mexiku.
Ve videu níže se dvě překryté mapy střídají tam a zpět. Jeden je optický a druhý je rádiový obraz. Společně tyto dva ukazují část atmosférické aktivity, která se odehrává pod vrcholky mraků.
Tým změřil rádiové emise Jupiteru ve vlnových délkách, které procházejí mraky. To jim umožnilo vidět 100 km (60 mil) hluboko do atmosféry. To jim umožnilo nejen určit množství a hloubku amoniaku v atmosféře, ale také se dozvědět něco o tom, jak Jupiter vnitřní zdroj tepla pohání globální cirkulaci a tvorbu mraků.
'V podstatě jsme vytvořili trojrozměrný obrázek plynného amoniaku v atmosféře Jupiteru, který odhaluje pohyby nahoru a dolů v turbulentní atmosféře,' řekl hlavní autor Imke de Pater, profesor astronomie na UC Berkeley.
Tyto výsledky také pomohou osvětlit, jak se chovají ostatní plynní obři. Nejen pro Saturn, Uran a Neptun, ale pro všechny plynné obří exoplanety, které byly objeveny. de Pater řekl, že mapa se nápadně podobá snímkům ve viditelném světle pořízenými amatérskými astronomy a Hubbleovým vesmírným dalekohledem.
Dva obrazy Velké rudé skvrny. Spodní je optický snímek z Hubblea, který ukazuje skvrnu a známé vzory vířící oblačnosti. Horní snímek je rádiová mapa stejné oblasti, která ukazuje pohyb čpavku až 90 km pod mraky. Kredit: Rozhlasový snímek od Michaela H. Wonga, Imke de Pater (UC Berkeley), Robert J. Sault (Univ. Melbourne). (Optický snímek NASA, ESA, A.A. Simon (GSFC), M.H. Wong (UC Berkeley) a G.S. Orton (JPL-Caltech))
Na rádiové mapě jsou plyny bohaté na amoniak zobrazeny stoupající a formující se do horních vrstev mraků. Mraky jsou snadno vidět z dalekohledů na Zemi. Je také ukázáno, jak vzduch chudý na amoniak klesá do atmosféry planety. Hotspoty, které se na rádiových a tepelných snímcích Jupiteru objevují jasně, jsou oblasti s menším množstvím amoniaku, které obklopují planetu severně od rovníku. Mezi těmito hotspoty bohaté vzestupy dodávají amoniak z hlouběji v atmosféře.
'Díky rádiu můžeme nahlédnout skrz mraky a vidět, že tato horká místa jsou proložena oblaky čpavku stoupajícími z hlubin planety, které sledují vertikální vlnění systému rovníkových vln,' řekl výzkumný astronom UC Berkeley Michael Wong. Velmi hezké.
'Nyní vidíme vysoké hladiny amoniaku, jaké detekoval.' Galileo z hloubky více než 100 kilometrů, kde je tlak asi osminásobek atmosférického tlaku Země, až po úrovně kondenzace mraků,“ řekl de Pater.
Sonda Juno není první, která navštívila Jupiter. Galileo se tam vydal v polovině 90. let a Voyager 1 na své misi pořídil pěkný obrázek mraků. Obrázek: NASA
Je to fascinující věc, a to nejen proto, že je vizuálně ohromující. To, co tento tým dělá s vylepšeným VLA, pěkně zapadá do toho, co bude dělat Juno, až se dostane na svou oběžnou dráhu kolem Jupiteru. Jedním z cílů Juno je použít mikrovlny k měření obsahu vody v atmosféře, stejným způsobem, jakým byl VLA použit k měření amoniaku.
Ve skutečnosti bude tým znovu namířit VLA na Jupiter, ve stejnou dobu, kdy Juno detekuje vodu. 'Mapy, jako jsou naše, mohou pomoci dát jejich data do většího obrazu toho, co se děje v atmosféře Jupiteru,' řekl de Pater.
Tým byl schopen modelovat atmosféru jejím pozorováním v celém frekvenčním rozsahu mezi 4 a 18 gigahertz (vlnová délka 1,7 – 7 centimetrů), což jim umožnilo pečlivě modelovat atmosféru podle Davida DeBoera, výzkumného astronoma z UC Berkeley's Radio. Astronomická laboratoř.
'Nyní vidíme jemnou strukturu v pásmu 12 až 18 gigahertzů, podobně jako to vidíme ve viditelném světle, zejména poblíž Velké červené skvrny, kde vidíme spoustu malých kudrnatých rysů,' řekl Wong. 'Tyto stopy tam skutečně komplexní pohyby vzestupu a sestupu.'
Podrobná pozorování, která tým získal, také pomáhají vyřešit nesrovnalosti v měřeních amoniaku v atmosféře Jupiteru. V roce 1995 sonda Galileo naměřila amoniak 4,5krát větší než Slunce, když se ponořila atmosférou. Měření VLA před rokem 2004 ukázala mnohem méně amoniaku.
Spoluautor studie Robert Sault z University of Melbourne v Austrálii vysvětlil, jak tento nejnovější snímek tuto záhadu vyřešil. “„Otáčení Jupiteru jednou za 10 hodin obvykle rozmaže rádiové mapy, protože pozorování těchto map trvá mnoho hodin. Vyvinuli jsme však techniku, jak tomu zabránit, a vyhnout se tak záměně stoupajících a sestupných toků amoniaku, což vedlo k dřívějšímu podcenění.“
Celkově vzrušující doba pro studium Jupiteru. Mise Juno slibuje, že bude stejně plná překvapení jako New Horizons (doufáme).
Universe Today pokryla misi Juno, včetně rozhovor s hlavním vyšetřovatelem Scottem Boltonem.
Práce týmu je publikována v časopise Science, tady .