Tähtitieteilijät ovat vuosisatojen ajan seuranneet Jupiterin pyörteilevää pintaa, ja sen ulkonäkö on hämmästyttänyt ja mystifioinut. Salaperä syventyi vasta kun vuonna 1995 galileo avaruusalukset saavuttivat Jupiterin ja alkoivat tutkia sen ilmapiiriä perusteellisesti. Siitä lähtien tähtitieteilijät ovat hämmentyneet sen värillisiä nauhoja ja pohtineet, ovatko ne vain pinta-ilmiötä vai jotain, joka menee syvemmälle.
Kiitos Juno avaruusaluksen, joka on kiertänyt Jupiteria heinäkuusta 2016 lähtien, tutkijat ovat nyt paljon lähempänä vastausta tähän kysymykseen. Viime viikolla julkaistiin kolme uutta tutkimusta, jotka perustuvat Juno tiedot, jotka esittivät uusia havaintoja Jupiterin magneettikentästä, sen sisäkierrosta ja kuinka syvälle sen hihnat ulottuvat. Kaikki nämä havainnot tarkistavat sitä, mitä tutkijat ajattelevat Jupiterin ilmakehästä ja sen sisäkerroksista.
Tutkimukset nimettiin ”Jupiterin epäsymmetrisen painovoimakentän mittaus”, “Jupiterin ilmakehän suihkuvirrat ulottuvat tuhansien kilometrien syvyyteen” ja “Jupiterin syvän sisätilan differentiaalisen pyörimisen tukahduttaminen”, jotka kaikki julkaistiin luonto 7. maaliskuuta 2018. Tutkimuksia johti prof. Luciano Iess Rooman Sapienzan yliopistosta, toisen professorit Yohai Kaspi ja tohtori Eli Galanti Weizmannin tiedeinstituutista ja kolmannen prof. Tristan Guillot Yhdysvaltain yliopistosta. Cote d'Azurin observatorio.
Tutkimustyötä johtivat Professo Kaspi ja tohtori Galanti, jotka olivat toisessa tutkimuksessa johtavien kirjoittajien lisäksi kahden muun kirjan kirjoittajat. Pari on valmistautunut tähän analyysiin jo aiemmin Juno käynnistettiin vuonna 2011, ja aikanaan he rakensivat matemaattisia työkaluja gravitaatiokenttätietojen analysoimiseksi ja paremman käsityksen saamiseksi Jupiterin ilmakehästä ja sen dynamiikasta.
Kaikki kolme tutkimusta perustuivat Eurostatin keräämiin tietoihin Juno kun se kulki Jupiterin navasta toiseen 53 päivän välein - liikettä, joka tunnetaan nimellä "perijove". Jokaisella passilla anturi käytti edistyksellistä instrumenttivalikoimaansa vertautuakseen ilmakehän pintakerrosten alle. Lisäksi mitattiin koettimen lähettämät radioaallot sen määrittämiseksi, kuinka planeetan gravitaatiokenttä siirtää niitä kunkin kiertoradan kanssa.
Kuten tähtitieteilijät ovat jo jonkin aikaa ymmärtäneet, Jupiterin suihkukoneet virtaavat nauhoilla itästä länteen ja lännestä itään. Prosessissa ne häiritsevät massan tasaista jakautumista planeetalla. Mittaamalla planeetan painovoimakentän muutoksia (ja siten tätä massan epätasapainoa), tohtori Kaspin ja tohtori Galantin analyyttiset työkalut pystyivät laskemaan, kuinka syvät myrskyt ulottuvat pinnan alla ja millainen on sen sisätilan dynamiikka.
Ennen kaikkea joukkue odotti löytävänsä poikkeavuuksia siitä syystä, että planeetta poikkeaa täydellisestä pallasta - mikä johtuu siitä, kuinka sen nopea kierto pyörittää sitä hieman. He etsivät kuitenkin myös muita poikkeavuuksia, jotka voidaan selittää ilmakehän voimakkaiden tuulien takia.
Ensimmäisessä tutkimuksessa tohtori Iess ja hänen kollegansa käyttivät tarkkaa Doppler-seurantaa Juno avaruusalukset mittaamaan Jupiterin painovoiman harmonisia harmonisia tasoja ja parittomia. He määrittivät, että Jupiterin magneettikentällä on pohjois-etelä-epäsymmetria, mikä osoittaa ilmakehän sisävirtauksia.
Tämän epäsymmetria-analyysin seurantaa jatkettiin toisessa tutkimuksessa, jossa tohtori Kaspi, tohtori Galanti ja heidän kollegansa käyttivät planeetan painovoimakentän variaatioita Jupiterin itä-länsi-suihkuvirtojen syvyyden laskemiseen. Mittaamalla kuinka nämä suihkut aiheuttavat epätasapainon Jupiterin painovoimakentässä ja jopa häiritsevät planeetan massaa, he päättelivät, että ne ulottuvat 3000 km: n (1864 mi) syvyyteen.
Kaikesta tästä professori Guillot ja hänen kollegansa tekivät kolmannen tutkimuksen, jossa he käyttivät aikaisempia havaintoja planeetan painovoimakentästä ja suihkuvirroista ja vertasivat tuloksia sisämallien ennusteisiin. Tästä lähtien he päättivät, että planeetan sisäpuoli pyörii melkein kuin jäykkä kappale ja että differentiaalinen pyöriminen vähenee pidemmälle.
Lisäksi he havaitsivat, että ilmakehän virtausalueet ulottuivat välillä 2000 km (1243 mi) - 3 500 km (2175 mi) syvyyteen, mikä oli yhdenmukainen parittomien painovoimaharmoneista saatujen rajoitusten kanssa. Tämä syvyys vastaa myös pistettä, jossa sähkönjohtavuus kasvaa riittävän suureksi, että magneettinen veto estää differentiaalisen pyörimisen.
Havaintojen perusteella ryhmä laski myös, että Jupiterin ilmapiiri on 1% sen kokonaismassasta. Vertailun vuoksi maapallon ilmapiiri on alle miljoonaosa sen kokonaismassasta. Kuten tohtori Kaspi selitti Weizzmann-instituutin lehdistötiedotteessa, tämä oli kuitenkin melko yllättävää:
”Se on paljon enemmän kuin kukaan ajatteli ja enemmän kuin mitä on tiedossa muilta aurinkokunnan planeetoilta. Se on pohjimmiltaan massa, joka on yhtä suuri kuin kolme maata, joka liikkuu kymmenien metrien sekunnissa nopeudella. "
Kaiken kaikkiaan nämä tutkimukset ovat tuoneet uutta valoa Jupiterin ilmakehän dynamiikkaan ja sisärakenteeseen. Tällä hetkellä Jupiterin ytimessä oleva asia pysyy ratkaisematta. Mutta tutkijat toivovat analysoivan uusia mittauksia, jotka teki Juno nähdäksesi onko Jupiterilla kiinteä ydin ja (jos on) määrittämään sen massa. Tämä puolestaan auttaa tähtitieteilijöitä oppimaan paljon aurinkokunnan historiasta ja muodostumisesta.
Lisäksi Kaspi ja Galanti haluavat käyttää joitain samoja menetelmiä, joita ne ovat kehittäneet Jupiterin suihkuputkien karakterisoimiseksi, jotta poistettaisiin sen kuvauksellisin ominaisuus - Jupiterin suuri punainen piste. Sen lisäksi, että he päättävät, kuinka syvä myrsky ulottuu, he toivovat myös oppivansa, miksi myrsky on jatkunut niin monta vuosisataa ja miksi se on vähentynyt huomattavasti viime vuosina.
Juno-operaation odotetaan valmistuvan heinäkuussa 2018. Estämättä kaikkia laajennuksia, koetin johtaa kontrolloidun deorbitin Jupiterin ilmakehään suoritettuaan näytön 14. Kuitenkin jopa operaation päätyttyä tutkijat analysoivat sen keräämiä tietoja. tuleviksi vuosiksi. Mitä tämä paljastaa aurinkokunnan suurimmasta planeetasta, menee myös pitkälle kohti aurinkokunnan ymmärtämistä.
