Po stáročia astronómovia pozorovali vírivý povrch Jupitera a jeho vzhľad bol ohromený a mystifikovaný. Tajomstvo sa prehĺbilo až v roku 1995 Galileo kozmická loď dosiahla Jupiter a začala študovať svoju atmosféru do hĺbky. Od tej doby sa astronómovia zmätili nad farebnými pruhmi a pýtali sa, či sú iba povrchovým fenoménom, alebo ide o niečo hlbšie.
Vďaka Juno kozmická loď, ktorá obieha okolo Jupitera od júla 2016, vedci sú teraz oveľa bližšie k odpovedi na túto otázku. Minulý týždeň boli uverejnené tri nové štúdie založené na Juno údaje, ktoré predstavili nové zistenia o magnetickom poli Jupitera, jeho vnútornej rotácii a o tom, ako hlboké sú jeho pásy. Všetky tieto zistenia revidujú to, čo si vedci myslia o Jupiterovej atmosfére a jej vnútorných vrstvách.
Štúdie boli nazvané „Meranie Jupiterovho asymetrického gravitačného poľa“, „Jupiterove vzdušné toky siahajú až do hĺbky tisícov kilometrov“ a „Potlačenie diferenciálnej rotácie v hlbokom vnútornom priestore Jupitera“, pričom všetky boli uverejnené v príroda 7. marca 2018. Štúdie viedli prof. Luciano Iess z rímskej univerzity Sapienza, druhý prof. Yohai Kaspi a Dr. Eli Galanti z Weizmann Institute of Science a tretí prof. Tristan Guillot z Observatoire de la Cote d'Azur.
Výskumné úsilie viedli Professo Kaspi a Dr. Galanti, ktorí okrem toho, že boli hlavnými autormi druhej štúdie, boli spoluautormi ďalších dvoch štúdií. Pár sa na túto analýzu pripravoval už predtým Juno zahájená v roku 2011, počas ktorého vybudovali matematické nástroje na analýzu údajov o gravitačnom poli a lepšie pochopenie atmosféry Jupitera a jeho dynamiky.
Všetky tri štúdie boli založené na údajoch zhromaždených spoločnosťou Juno keď prešiel z jedného z pólov Jupitera na druhý každých 53 dní - manéver známy ako „perijove“. Pri každom priechode použila sonda svoju vyspelú sadu nástrojov, aby sa dívala pod povrchové vrstvy atmosféry. Okrem toho boli merané rádiové vlny emitované sondou, aby sa určilo, ako boli posunuté gravitačným poľom planéty s každou obežnou dráhou.
Ako astronómovia už nejaký čas chápali, prúd Jupitera prúdi v pásmach z východu na západ a zo západu na východ. Pritom narúšajú rovnomerné rozloženie hmoty na planéte. Na základe merania zmien v gravitačnom poli planéty (a tým aj tejto hmotnostnej nerovnováhy) dokázali analytické nástroje Dr. Kaspi a Dr. Galanti vypočítať, ako hlboko sa búrky rozkladajú pod povrchom a aká je jeho vnútorná dynamika.
Tím predovšetkým očakával, že nájde anomálie z dôvodu spôsobu, akým sa planéta odchýli od dokonalej gule - čo je spôsobené tým, ako ju jej rýchla rotácia mierne rozotrie. Hľadali však aj ďalšie anomálie, ktoré by bolo možné vysvetliť v dôsledku prítomnosti silného vetra v atmosfére.
V prvej štúdii použil Dr. Iess a jeho kolegovia presné Dopplerove sledovanie Juno kozmická loď na meranie jupiterových harmonických harmonických - párnych aj nepárnych. Určili, že Jupiterove magnetické pole má severojužnú asymetriu, čo svedčí o vnútorných tokoch v atmosfére.
Analýza tejto asymetrie bola vykonaná v druhej štúdii, kde Dr. Kaspi, Dr. Galanti a ich kolegovia použili variácie v gravitačnom poli planéty na výpočet hĺbky prúdových prúdov Jupitera z východu na západ. Meraním toho, ako tieto prúdy spôsobujú nerovnováhu v Jupiterovom gravitačnom poli a dokonca narušujú hmotu planéty, dospeli k záveru, že siahajú do hĺbky 3000 km (1864 míľ).
Guillot a jeho kolegovia z toho všetkého vykonali tretiu štúdiu, v ktorej využili predchádzajúce zistenia o gravitačnom poli planéty a prúdoch prúdov a porovnali výsledky s predpoveďami interiérových modelov. Z toho určili, že vnútro planéty sa otáča takmer ako tuhé telo a že diferenciálna rotácia klesá ďalej nadol.
Okrem toho zistili, že zóny atmosférického toku siahali až do hĺbky 2 000 km (1243 mil) až 3 500 km (2175 mil), čo bolo v súlade s obmedzeniami získanými z nepárnych gravitačných harmonických. Táto hĺbka tiež zodpovedá bodu, v ktorom by bola elektrická vodivosť dostatočne veľká na to, aby magnetický odpor potlačil diferenciálnu rotáciu.
Na základe ich zistení tím tiež vypočítal, že atmosféra Jupitera predstavuje 1% z jeho celkovej hmotnosti. Pre porovnanie, atmosféra Zeme je menej ako milióntina svojej celkovej hmotnosti. Napriek tomu, ako to vysvetlil Dr. Kaspi v tlačovej správe Weizzmann Institute, bolo to dosť prekvapujúce:
„Je to oveľa viac, ako si myslel niekto iný, a viac ako to, čo bolo známe z iných planét v slnečnej sústave. Ide v podstate o hmotnosť rovnajúcu sa trom zemiam pohybujúcim sa rýchlosťou desiatok metrov za sekundu. “
Celkovo povedané, tieto štúdie vrhajú nové svetlo na atmosférickú dynamiku a štruktúru interiéru Jupitera. Téma toho, čo leží v jadre Jupitera, zostáva v súčasnosti nevyriešená. Vedci však dúfajú, že budú analyzovať ďalšie merania Juno aby zistil, či má Jupiter pevné jadro, a ak áno, určiť jeho hmotnosť. To zase pomôže astronómom dozvedieť sa veľa o histórii a formácii slnečnej sústavy.
Kaspi a Galanti sa okrem toho snažia používať niektoré z tých istých metód, ktoré vyvinuli, aby charakterizovali prúdové prúdy Jupitera, aby riešili jeho najznámejšiu funkciu - Jupiterovu veľkú červenú škvrnu. Okrem určenia, ako hlboko sa táto búrka rozširuje, sa tiež chcú dozvedieť, prečo táto búrka pretrvávala toľko storočí a prečo sa v posledných rokoch zreteľne zmenšovala.
Očakáva sa, že misia Juno bude zabalená v júli 2018. S výnimkou rozšírení bude sonda viesť joriterovu atmosféru po vykonaní perijov 14 pod kontrolou. Avšak aj po ukončení misie budú vedci analyzovať údaje, ktoré zhromaždili. pre nadchádzajúce roky. To, čo to odhaľuje na najväčšej planéte slnečnej sústavy, bude tiež viesť k informovaniu o porozumení slnečnej sústavy.
