A Juno újabb eredményei
A Juno szonda NASA-s kutatói legújabb cikkeikben a szonda mérései alapján bepillantást engednek az óriásbolygó légkörének mélyebb rétegeibe.
A cikkek a Journal of Geophysical Research: Planets és a Geophysical Research Letters folyóiratokban jelentek meg, szerzőik a légkör mélyebb rétegein kívül a felhősávokkal, a sarkvidéki ciklonokkal és a híres nagy vörös folttal foglalkoznak.
A NASA Juno szondája, háttérben a Jupiterrel és a nagy vörös folttal. (Fantáziarajz: NASA / JPL-Caltech)
A NASA Juno szondáját 2011 augusztusában az ULA (United Launch Alliance) Atlas-5 rakétájával indították, majd 5 évig tartó utazása után, 2016-ban állt Jupiter körüli pályára. Azóta a Juno 37-szer kerülte meg a bolygót, azaz elnyúlt ellipszispályáján 37-szer haladt el a Jupiter közelében és vizsgálta műszereivel a bolygót.
Balra: a JunoCam felvétele a Jupiter egyik felhőörvényéről, annak az óramutató járásával egyező irányú forgását jelölve. Jobbra: a jelenség nagy léptékű szerkezete a Juno MWR műszerének mérései alapján. (Kép: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS; képfeldolgozás: Björn Jóhnsson CC BY)
A Juno mikrohullámú sugárzásmérője (MWR, Microwave Radiometer) segítségével a kutatók „átlátnak” a legfelső felhőrétegen, és követni tudják a Jupiter légkörében százszámra kialakuló ciklonok kialakulását és fejlődését. Az MWR mérései szerint a ciklonok teteje melegebb, és ott a sűrűség kisebb, míg az alsó részükön nagyobb sűrűség mellett alacsonyabb a hőmérséklet. A „normális” ciklonokkal ellentétes irányban forgó légörvényeket „anticiklonoknak” nevezik. Ezekben nemcsak a forgásirány ellentétes, hanem a hőmérséklet eloszlása is, ezeknek az alja melegebb és a teteje hidegebb. A légörvények közül a leghíresebb a nagy vörös folt, amelyik az anticiklonok közé tartozik, a Föld átmérőjénél nagyobb képződményben a szélsebesség elérheti a 432 km/h-t. Emellett a legújabb mérések eredménye azt jelzi, hogy a ciklonok magasak, többségük magassága 100 km nagyságrendjébe esik, de előfordulnak 350 km-t meghaladó magasságúak is, például a nagy vörös folt, ami sokkal nagyobb magasság az eddig elképzeltnél. A viharok olyan légköri tartományok fölött alakulnak ki, ahol a vízgőz nem kondenzálódik felhőkké.
A nagy vörös folt pusztán mérete folytán olyan gravitációs anomáliát hoz létre, amelynek hatását ki kell tudni mutatni a Juno mozgásában. Ennek érdekében a Mélyűri Hálózat (DSN, Deep Space Network) antennái segítségével a kutatók két jupiterközelsége idején 0,01 mm/s pontossággal mérték a vörös folt fölött 209 000 km/h sebességgel elrepülő Juno sebességét. A mérés alapján arra a következtetésre jutottak, hogy a nagy vörös folt valójában 500 km mélyre nyúlik a felhőzet teteje alá, megerősítve, sőt kiterjesztve az MWR adatai alapján kapott értéket.
A Juno mérési eredményei feldolgozó tudományos csapat tagjai beszámolnak a szonda megfigyelései alapján a bolygó légkörével kapcsolatos legújabb felfedezéseikről. (Forrás: NASA / JPL-Caltech / SWRI, YouTube)
Új felfedezések születtek a Jupiter pólusvidékein megfigyelhető ciklonokat illetően is. A Juno öt évvel ezelőtt a Jupiter pólusai fölött is ciklonszerű képződményeket fedezett fel. Az északi pólus ciklonrendszere nyolc viharból áll, amelyek nyolcszög alakú rendszerben helyezkednek el, a déli póluson viszont öt vihar alkot egy ötszöget. A Jupiter sarki fényeit feltérképező infravörös kamera (JIRAM, Jovian Infrared Auroral Mapper) mérései alapján egy új tanulmányban azt állapítják meg, hogy a poláris ciklonok rendkívüli mértékben ellenállnak a légkör folyamatos és erőteljes változásainak, a ciklonok ugyanis felfedezésük óta ugyanott maradtak. Ugyanakkor a JIRAM méréseiből arra lehetett következtetni, hogy a poláris ciklonok szeretnének elmozdulni a pólus felé, hasonlóan a földi trópusi ciklonokhoz, azonban a közvetlenül a pólus fölött kavargó ciklonról „visszalökődnek”. A kutatók szerint az egyes ciklonok mozgása hatással van a többiére, aminek következtében egy egyensúlyi állapot körül oszcillálnak. Az oszcillációk jellegéből viszont arra következtetnek, hogy a ciklonoknak nagyon mélyre kell nyúlniuk a légkörben.
A Jupiter déli pólusa a Juno JIRAM műszerével 2017. február 2-án készített felvételen. (Kép: NASA / JPL-Caltech / SWRI / ASI / INAF / JIRAM)
A nagy vörös folt mellett a Jupiter másik fő jellegzetessége az egyenlítőjével párhuzamosan futó sötétebb (vörösesbarna színű) és világosabb felhősávok rendszere. Az egyes öveket erős, kelet-nyugati irányú, tehát ellentétes irányban fújó szelek, az úgynevezett futóáramlások (jetstream) választják el egymástól. Amikor a Juno 2016-ban megérkezett a Jupiterhez, a kutatók a szonda műszerei segítségével megmérték a futóáramlások mélységét, és általános információkat gyűjtöttek az övek struktúrájáról. A Juno mérései szerint a futóáramlások 3200 km mélységig terjednek, kialakulásuk mikéntje azonban továbbra is rejtély maradt. Legújabban azonban az MWR műszer adataival kombinálva vizsgálták a kérdést, és talán megtaláltak egy, a futóáramlások létrejöttének megfejtését segítő nyomot. Az MWR mérései szerint ugyanis a Jupiter légkörében az ammónia felfelé és lefelé áramlása figyelemre méltó hasonlóságot mutat a megfigyelt futóáramlásokkal. Az ammónia áramlását követve cirkulációs cellákat azonosítottak, amelyek az északi és a déli félgömbön egyaránt előfordulnak, és hasonlók a földi éghajlat alakításában fontos szerepet játszó Ferrel-cellákhoz. (A Ferrel-cella a Földön a trópusi Hadley-cella és a poláris légkörzés között, a mérsékelt égöv fölött létrejövő légkörzés.) A Jupiteren azonban minden hatalmas méretű. Miközben a Földön félgömbönként egyetlen Ferrel-cella alakul ki, a Jupiteren nyolc, amelyek mindegyike legalább 30-szor nagyobb földi megfelelőjénél.
A Jupiter felhőövei és az azokat elválasztó futóáramlások, a kép bal felén infravörösben, jobbra a látható fény tartományában. Az infravörös felvételt a Hawaii-szigeteken működő Gemini North távcsővel, a látható tartományban a képet a Hubble-űrtávcső WFC-3 kamerájával készítették. [Kép: International Gemini Observatory / NOIRLab / NSF / AURA / NASA / ESA, M. H. Wong és I. de Pater (UC Berkeley) et al.]
