Že več stoletij astronomi opazujejo vrtoglavo površino Jupitra in so bili nad njegovo pojavnostjo prestrašeni in mistificirani. Skrivnost se je poglobila šele, ko je leta 1995 Galileo vesoljsko plovilo je doseglo Jupiter in začelo poglobljeno preučevati njegovo ozračje. Od takrat so astronomi zmedeni nad njenimi barvnimi pasovi in se spraševali, ali gre le za površinski pojav ali nekaj, kar sega globlje.
Zahvaljujoč se Juno vesoljskega plovila, ki kroži po Jupitru od julija 2016, so znanstveniki zdaj veliko bližje odgovoru na to vprašanje. V preteklem tednu so bile objavljene tri nove študije na podlagi Juno podatki, ki so predstavili nove ugotovitve o Jupitrovem magnetnem polju, njegovi notranji rotaciji in kako globoko segajo pasovi. Vse te ugotovitve revidirajo, kaj si znanstveniki mislijo o Jupitrovi atmosferi in njenih notranjih plasteh.
Študije so bile naslovljene "Merjenje Jupitrovega asimetričnega gravitacijskega polja", "Jupitrovi tokovi atmosfere segajo več tisoč kilometrov globoko" in "Zatiranje diferencialne rotacije v Jupitrovi globoki notranjosti", ki so bile objavljene v Narava 7. marca 2018. Študije je vodil prof. Luciano Iess z univerze v Sapienzi v Rimu, drugi prof. Yohai Kaspi in dr. Eli Galanti z Weizmannovega inštituta, tretji pa prof. Tristan Guillot z Observatoire de La Azurna obala.
Raziskovalna prizadevanja sta vodila Professo Kaspi in dr. Galanti, ki sta bila poleg tega, da sta bila glavna avtorja druge študije soavtorja na drugih dveh. Par se je na to analizo pripravljal že prej Juno lansiran leta 2011, v tem času pa so izdelali matematična orodja za analizo podatkov gravitacijskega polja in bolje razumeli Jupitrovo atmosfero in njeno dinamiko.
Vse tri študije so temeljile na podatkih, ki jih je zbral Juno ko je vsakih 53 dni prehajal z enega Jupitrovega pola na drugega - manever, znan kot "perijove". Z vsakim prehodom je sonda uporabljala svoj napredni nabor instrumentov, da je pokukala pod površinske plasti atmosfere. Poleg tega so radijske valove, ki jih oddaja sonda, izmerili, da so ugotovili, kako se premika gravitacijsko polje planeta z vsako orbito.
Kot že nekaj časa razumejo astronomi, Jupitrovi curki tečejo v pasovih od vzhoda do zahoda in zahoda proti vzhodu. V tem procesu motijo enakomerno porazdelitev mase na planetu. Z merjenjem sprememb v gravitacijskem polju planeta (in s tem tudi v masnem neravnovesju) sta analitična orodja dr. Kaspi in dr. Galanti lahko izračunala, kako globoke nevihte se razprostirajo pod površjem in kakšna je njena notranja dinamika.
Predvsem pa je ekipa pričakovala, da bo našla nepravilnosti zaradi načina, kako planet odstopa od popolne sfere - kar je posledica tega, kako ga hitro vrtenje rahlo stisne. Poiskali pa so tudi dodatne anomalije, ki bi jih lahko pojasnili zaradi prisotnosti močnih vetrov v ozračju.
V prvi študiji sta dr. Iess in njegovi sodelavci uporabili natančno doplersko sledenje Juno vesoljsko plovilo, ki izvaja meritve Jupitrove gravitacijske harmonike - enakomerne in nenavadne. Ugotovili so, da je Jupitrovo magnetno polje asimetrija sever-jug, kar kaže na notranje tokove v atmosferi.
Analiza te asimetrije je bila nadaljevana v drugi študiji, v kateri so dr. Kaspi, dr. Galanti in njihovi sodelavci uporabili variacije gravitacijskega polja planeta, da so izračunali globino Jupitrovih reaktivnih tokov vzhod-zahod. Z merjenjem, kako ti curki povzročajo neravnovesje v Jupitrovem gravitacijskem polju in celo motijo maso planeta, so ugotovili, da segajo do globine 3000 km (1864 milj).
Profesor Guillot in njegovi sodelavci so iz vsega tega izvedli tretjo raziskavo, v kateri so uporabili prejšnje ugotovitve o gravitacijskem polju in curkih planeta planeta ter rezultate primerjali z napovedmi notranjih modelov. Iz tega so ugotovili, da se notranjost planeta vrti skoraj kot togo telo in da se diferencialno vrtenje zmanjšuje dlje navzdol.
Poleg tega so ugotovili, da se območja atmosferskega pretoka razširijo na med 2.000 km (1243 mi) in 3.500 km (2175 milj) globoko, kar je skladno z omejitvami, pridobljenimi iz nenavadnih gravitacijskih harmonik. Ta globina ustreza tudi točki, ko bi električna prevodnost postala dovolj velika, da bi magnetno vlečenje zmanjšalo diferencialno vrtenje.
Na podlagi njihovih ugotovitev je ekipa izračunala tudi, da Jupitrovo ozračje predstavlja 1% njegove celotne mase. Za primerjavo, Zemljina atmosfera je manj kot milijonto celotne mase. Kakor je dr. Kaspi pojasnil v sporočilu za javnost Weizzmannovega instituta, je bilo to presenetljivo:
"To je veliko več, kot je kdo mislil, in več kot tisto, kar je bilo znano z drugih planetov v Osončju. To je v bistvu masa, enaka trem Zemlji, ki se gibljejo s hitrostmi več deset metrov na sekundo. "
Po vsem tem so te študije osvetlile Jupitrovo atmosfersko dinamiko in notranjo zgradbo. Trenutno vprašanje, kaj prebiva v Jupitrovem jedru, ostaja nerešeno. Toda raziskovalci upajo, da bodo analizirali nadaljnje meritve Juno da vidimo, ali ima Jupiter trdno jedro in (če je tako), da določimo njegovo maso. To pa bo astronomom pomagalo izvedeti veliko o zgodovini in nastanku Osončja.
Poleg tega si Kaspi in Galanti prizadevata uporabiti nekatere iste metode, ki so jih razvili za opis Jupitrovih curkov, da bi se spoprijeli z njegovo najbolj ikonično značilnostjo - Jupiterjevo Veliko rdečo piko. Poleg tega, da bodo ugotovili, kako globoko se širi nevihta, upajo, da bodo izvedeli tudi, zakaj ta nevihta traja toliko stoletij in zakaj se v zadnjih letih opazno zmanjšuje.
Misija Juno naj bi se zaključila julija 2018. Sonda bo s preprečevanjem kakršnih koli podaljškov vodila nadzorovan deorbit v Jupitrovo ozračje po izvedbi perijove 14. Vendar pa bodo znanstveniki, tudi ko bo misija končana, analizirali podatke, ki jih je zbrala. za prihodnja leta. Kar bo razkrilo največji planet Osončja, bo tudi daleč na poti do obveščanja o razumevanju Osončja.
