Sonda Juno zaglądnęła w atmosferę Jowisza. Dostarczyła też nowych danych na temat Io

Nowe dane z orbitującej wokół Jowisza sondy Juno pokazały, co dzieje się w atmosferze gazowego olbrzyma. Dostarczyły także wglądu w wewnętrzną strukturę księżyca Io i jego aktywność wulkaniczną.

– Wszystko, co dotyczy Jowisza, jest ekstremalne. Planeta jest domem gigantycznych cyklonów polarnych większych od Australii, gwałtownych prądów strumieniowych, najbardziej wulkanicznego ciała w naszym Układzie Słonecznym, najpotężniejszej zorzy polarnej i najsurowszych pasów radiacyjnych – powiedział Scott Bolton z Southwest Research Institute w San Antonio, główny naukowiec w projekcie sondy Juno. – W miarę jak orbita Juno przenosi nas do nowych regionów złożonego systemu Jowisza, możemy bliżej przyjrzeć się ogromowi energii, jaką włada ten gazowy olbrzym – dodał.

Nowe informacje na temat Jowisza i Io naukowcy przedstawili na konferencji European Geosciences Union General Assembly, która odbyła się na przełomie kwietnia i maja we Wiedniu.

Io

Naukowcy wykorzystali zamontowany na Juno mikrofalowy radiometr (MWR), który został zaprojektowany tak, aby zaglądać pod szczyty chmur Jowisza, do obserwacji jednego z księżyców Jowisza – Io. Księżyc ten to najbardziej aktywne wulkanicznie miejsce w naszym systemie planetarnym. Powierzchnia Io usiana jest wciąż wybuchającymi wulkanami i ogromnymi jeziorami lawy. Na Io jest ponad 400 aktywnych wulkanów.

Zespół badaczy połączył dane z MWR z tymi zebranymi przez Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM). – Kiedy połączyliśmy dane MWR z obrazami w podczerwieni JIRAM, byliśmy zaskoczeni tym, co zobaczyliśmy: dowody na istnienie wciąż ciepłej magmy, która jeszcze nie zestaliła się pod ochłodzoną skorupą Io. Na każdej szerokości i długości geograficznej występowały stygnące strumienie magmy – powiedziała Shannon Brown z NASA Jet Propulsion Laboratory.

Dane sugerują, że podpowierzchniowa, powoli stygnąca magma znajduje się na około 10 proc. powierzchni księżyca. Dane te mogą pomóc w zrozumieniu, w jaki sposób Io tak szybko odnawia swoją powierzchnię, a także w jaki sposób ciepło przemieszcza się z wnętrza na powierzchnię. – Wulkany Io, pola lawy i podziemne strumienie magmy działają jak radiator samochodowy, skutecznie przenosząc ciepło z wnętrza na powierzchnię, schładzając się w próżni kosmicznej – powiedziała Brown.

Analizując wyłącznie dane JIRAM, zespół ustalił również, że najbardziej energetyczna erupcja w historii Io (po raz pierwszy zidentyfikowana przez kamerę podczerwieni podczas przelotu Juno obok Io 27 grudnia 2024 r.) nadal wyrzucała materiał z wnętrza jeszcze 2 marca. Naukowcy uważają, że pozostaje ona aktywna do dziś i spodziewają się więcej obserwacji wkrótce, bo 6 maja zasilana energią słoneczną sonda przeleciała obok Io w odległości około 89 tys. kilometrów.

Co się dzieje w atmosferze Jowisza?

18 lutego 2023 roku, podczas swojej 53. orbity, Juno rozpoczęła badania mające na celu ustalenie struktury temperatury atmosfery Jowisza. Eksperyment wyglądał tak, że badacze z Ziemi przesyłali do Juno sygnał radiowy, który przechodził przez atmosferę gazowego olbrzyma. Juno odpowiadała tym samym. Ponieważ warstwy atmosfery planety zaginają fale radiowe, naukowcy mogą dokładnie zmierzyć skutki tej refrakcji, aby uzyskać szczegółowe informacje o temperaturze i gęstości atmosfery.

Eksperyment do tej pory został powtórzony 26 razy. Dzięki niemu naukowcy dokonali pierwszego w historii pomiaru temperatury stratosfery nad północnym biegunem Jowisza. Okazało się, że obszar ten jest o około 11 stopni Celsjusza chłodniejszy od otaczających go rejonów, a wiatry pędzą tam z prędkością około 161 km/h.

Sonda Juno zbadała również cyklony na północnej części Jowisza. Analiza zebranych niedawno danych, w połączeniu z tymi dostarczanymi przez sondę przez ostatnie lata, pozwoliła na szczegółową obserwację ruchu ogromnego cyklonu polarnego oraz otaczających go ośmiu mniejszych. W przeciwieństwie do cyklonów na Ziemi, które zwykle pojawiają się pojedynczo na niższych szerokościach geograficznych, te na Jowiszu występują głównie w regionach polarnych.

Śledząc ruchy cyklonów naukowcy ustalili, że każdy z tych obserwowanych stopniowo dryfuje w kierunku bieguna północnego w wyniku interakcji między siłą Coriolisa a kołowym wzorem wiatru w cyklonie. Jest to podobne do tego, w jaki sposób migrują cyklony na naszej planecie, ale cyklony ziemskie rozpadają się przed dotarciem do bieguna z powodu braku ciepłego, wilgotnego powietrza potrzebnego do ich zasilania, a także osłabienia siły Coriolisa w pobliżu biegunów. Co więcej, cyklony Jowisza grupują się, zbliżając się do bieguna, a ich ruch zwalnia, gdy zaczynają oddziaływać z sąsiednimi cyklonami.

– Te konkurujące siły powodują, że cyklony „odbijają się” od siebie w sposób przypominający sprężyny w układzie mechanicznym — powiedział Yohai Kaspi z Weizmann Institute of Science w Izraelu, zaangażowany w analizy danych zebranych przez Juno.

– Jedną z najlepszych rzeczy w Juno jest to, że jej orbita ciągle się zmienia, co oznacza, że ​​za każdym razem, gdy wykonuje przelot, otrzymujemy nowy punkt obserwacyjny. Nadal będziemy latać tam, gdzie nie dotarł żaden statek kosmiczny, w tym spędzać więcej czasu w najsilniejszych pasach promieniowania planetarnego w Układzie Słonecznym. To trochę przerażające, ale zbudowaliśmy Juno jak czołg i dowiadujemy się więcej o tym intensywnym środowisku za każdym razem, gdy przez nie przechodzimy – wyjaśnił Bolton.

Źródło: NASA, fot. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS Image processing: Jackie Branc (CC BY)