NASA's Juno-missie heeft nieuwe ontdekkingen gedaan nadat ze onder de met wolken bedekte atmosfeer van Jupiter en het oppervlak van zijn vurige maan Io heeft gekeken. De gegevens hebben niet alleen bijgedragen aan de ontwikkeling van een nieuw model om de snel bewegende straalstroom rond Jupiters door cyclonen getekende noordpool beter te begrijpen, maar ze hebben ook voor het eerst het temperatuurprofiel van Io aan de oppervlakte onthuld, wat inzicht geeft in de inwendige structuur van de maan en vulkanische activiteit.
Teamleden presenteerden de bevindingen tijdens een persconferentie in Wenen op dinsdag 29 april tijdens de Algemene Vergadering van de European Geosciences Union. "Alles aan Jupiter is extreem. De planeet is de thuisbasis van gigantische poolcyclonen groter dan Australië, felle straalstromen, het meest vulkanische lichaam in ons zonnestelsel, het krachtigste poollicht en de strengste stralingsgordels," zei Scott Bolton, hoofdonderzoeker van Juno aan het Southwest Research Institute in San Antonio. “Terwijl Juno's baan ons naar nieuwe gebieden van Jupiters complexe systeem brengt, krijgen we een betere kijk op de immensiteit van de energie die deze gasreus bezit.”
Lunar Radiator
Hoewel de microgolfradiometer (MWR) van Juno ontworpen is om onder de wolkentoppen van Jupiter te gluren, heeft het team het instrument ook getraind op Io en de gegevens gecombineerd met gegevens van de Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) voor diepere inzichten. “Het Juno wetenschapsteam houdt ervan om zeer verschillende datasets van zeer verschillende instrumenten te combineren en te kijken wat we kunnen leren,” zei Shannon Brown, een Juno wetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië. "Toen we de MWR-gegevens samenvoegden met de infraroodbeelden van JIRAM, waren we verrast door wat we zagen: bewijs van nog steeds warm magma dat nog niet gestold is onder de afgekoelde korst van Io. Op elke breedte- en lengtegraad waren er afkoelende lavastromen te zien."
De gegevens suggereren dat ongeveer 10% van het maanoppervlak deze overblijfselen van langzaam afkoelende lava vlak onder het oppervlak heeft. Het resultaat kan helpen om inzicht te krijgen in hoe de maan haar oppervlak zo snel vernieuwt en hoe warmte zich verplaatst van haar diepe binnenste naar het oppervlak. “Io's vulkanen, lavavelden en ondergrondse lavastromen werken als een autoradiator”, aldus Brown, “ze verplaatsen warmte efficiënt van het binnenste naar het oppervlak en koelen zichzelf af in het vacuüm van de ruimte.” Door alleen naar de JIRAM-gegevens te kijken, kon het team ook vaststellen dat de energiekste uitbarsting in de geschiedenis van Io (voor het eerst geïdentificeerd door de infraroodbeeldvormer tijdens Juno's flyby van 27 december 2024) op 2 maart nog steeds lava en as spuwde. Wetenschappers van de Junomissie denken dat de uitbarsting nog steeds actief is en verwachten meer waarnemingen op 6 mei, wanneer de door zonne-energie aangedreven ruimtesonde op een afstand van ongeveer 89.000 kilometer langs de vurige maan vliegt.
Deze samengestelde afbeelding, afgeleid van gegevens die in 2017 zijn verzameld door het JIRAM-instrument aan boord
van NASA's Juno, toont de centrale cycloon op Jupiters noordpool en de acht cyclonen die deze omringen. Uit gegevens
van de missie blijkt dat deze stormen blijvende kenmerken hebben. NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
Koudere klimaten
Op zijn 53e baan (18 februari 2023) begon Juno met radio-occultatie-experimenten om de atmosferische temperatuurstructuur van de gasreus te onderzoeken. Met deze techniek wordt een radiosignaal van de aarde naar Juno en terug gestuurd, waarbij het op beide trajecten door de atmosfeer van Jupiter gaat. Omdat de atmosferische lagen van de planeet de radiogolven buigen, kunnen wetenschappers de effecten van deze breking nauwkeurig meten om gedetailleerde informatie over de temperatuur en dichtheid van de atmosfeer af te leiden. Tot nu toe heeft Juno 26 radio-occultatiemetingen uitgevoerd. Een van de meest boeiende ontdekkingen: de allereerste temperatuurmeting van Jupiters noordpoolstratosferische kap laat zien dat het gebied ongeveer 11 graden Celsius koeler is dan de omgeving en omringd wordt door winden van meer dan 161 kph.
Poolcyclonen
De recente bevindingen van het team richten zich ook op de cyclonen die in het noorden van Jupiter rondwaren. Jarenlange gegevens van de JunoCam-beeldvormer voor zichtbaar licht en JIRAM hebben de wetenschappers van Juno in staat gesteld om de beweging op lange termijn te observeren van de enorme noordelijke poolcycloon van Jupiter en de acht cyclonen die hem omringen. In tegenstelling tot orkanen op aarde, die meestal geïsoleerd en op lagere breedtegraden voorkomen, zijn die van Jupiter beperkt tot het poolgebied.
Door de bewegingen van de cyclonen over meerdere banen te volgen, zagen de wetenschappers dat elke storm geleidelijk naar de pool toe beweegt door een proces dat “bèta-drift” wordt genoemd (de wisselwerking tussen de Corioliskracht en het cirkelvormige windpatroon van de cycloon). Dit is vergelijkbaar met hoe orkanen op onze planeet migreren, maar cyclonen op aarde breken af voordat ze de pool bereiken door het gebrek aan warme, vochtige lucht die nodig is om ze van brandstof te voorzien en door de verzwakking van de Corioliskracht in de buurt van de polen. Bovendien clusteren Jupiters cyclonen samen als ze de pool naderen en hun beweging vertraagt als ze in wisselwerking komen met naburige cyclonen.
“Deze concurrerende krachten leiden ertoe dat de cyclonen tegen elkaar ‘stuiteren’ op een manier die doet denken aan veren in een mechanisch systeem,” zegt Yohai Kaspi, een Juno-co-onderzoeker van het Weizmann Institute of Science in Israël. “Deze interactie stabiliseert niet alleen de hele configuratie, maar zorgt er ook voor dat de cyclonen rond hun centrale posities oscilleren, terwijl ze langzaam westwaarts, met de klok mee, rond de pool drijven.” Het nieuwe atmosfeermodel helpt bij het verklaren van de beweging van cyclonen, niet alleen op Jupiter, maar mogelijk ook op andere planeten, waaronder de aarde.
“Een van de geweldige dingen van Juno is dat zijn baan voortdurend verandert, wat betekent dat we elke keer een nieuw uitkijkpunt krijgen als we een wetenschappelijke flyby uitvoeren,” zei Bolton. "In de verlengde missie betekent dit dat we verder gaan waar geen enkel ruimtetuig eerder is geweest, inclusief meer tijd doorbrengen in de sterkste planetaire stralingsgordels in het zonnestelsel. Het is een beetje eng, maar we hebben Juno gebouwd als een tank en leren elke keer dat we er doorheen gaan meer over deze intense omgeving."
Bron: NASA
