25 mei 2024

Juno biedt een goed driedimensionaal beeld van Jupiter’s atmosfeer

De wolkenbanden van Jupiter waargenomen in infrarood met de Gemini North Telescoop op Hawaï en visueel met Hubble. Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/NASA/ESA, M.H. Wong and I. de Pater (UC Berkeley) et al.

Waarnemingen gedaan met NASA’s Juno ruimteverkenner hebben een gedetailleerd driedimensionaal beeld opgeleverd van de atmosfeer van Jupiter, de grote planetaire gasreus in ons zonnestelsel. We kennen die atmosfeer vooral van de kenmerkende evenwijdig lopende banden en zones en van de Grote Rode Vlek, de iconische storm die al meer dan driehonderd jaar woedt op Jupiter. Juno draait sinds 2016 om Jupiter en inmiddels is hij daar 37 keer omheen gewenteld. Met al zijn instrumenten heeft hij de atmosfeer goed kunnen bestuderen en dat heeft geresulteerd in diverse vakartikelen die deze week werden gepubliceerd in Science en de Journal of Geophysical Research: Planets.
Zo was men met Juno’s microwave radiometer (MWR) in staat om door de dichte wolken van Jupiter heen te kijken.

Impressie van de aarde en de Grote Rode Vlek, die laat zien hoe groot die storm is. Credits: JunoCam Image data: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS; JunoCam Image processing by Kevin M. Gill (CC BY); Earth Image: NASA

Uitkomsten van alle onderzoek:

  • De cyclonen in de atmosfeer van Jupiter zijn warmer bovenin en ze hebben daar een lagere atmosferische dichtheid dan onderin. Bij de anticlyclonen, waarvan de Grote Rode Vlek het bekendste voorbeeld is, is het precies andersom: die zijn bovenin kouder.
  • De stormen blijken omvangrijker te zijn dan gedacht. De cyclonen kunnen vanaf de hoogste wolkentoppen een diepte bereiken van 100 km en de Grote Rode Vlek kan zelfs tot een diepte van 350 km (max. 500 zelfs) reiken. Daar op die dieptes is er geen sprake meer van zonlicht dat de atmosfeer verwarmt, dus de warmte van de cyclonen moet van binnen komen. Die diepte kon men o.a. bepalen doordat de Grote Rode Vlek inwerkt op de zwaartekracht van Jupiter en men met NASA’s Deep Space Netwerk de snelheid van Juno over de rode vlek heen kon meten met een afwijking van 0,01 mm/s.

    Metingen van de windsnelheden op verschillende dieptes in de Grote Rode Vlek. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSSImage processing: Kevin Gill CC BY

  • De banden en zones van Jupiter worden gescheiden door winden die in tegengestelde richtingen waaien, felle straalstromen feitelijk. Die straalstromen kunnen een diepte bereiken van maar liefst 3200 km in de atmosfeer. Waargenomen is dat de stromingen van ammoniagas in de atmosfeer dezelfde bewegingen maakt als de straalstromen.
  • Door dat ammomnia te volgen kon men zien dat de circulatiepatronen in de atmosfeer van Jupiter lijken op de Ferrel cellen, waarvan we er op aarde twee kennen, die op het noordelijk en zuidelijk halfrond. Jupiter heeft er acht van en die zijn ieder zo’n dertig keer zo groot als de aardse cellen.

    Bij een flyby juli 2017 door Juno werd de zwaartekracht van de Grote Rode Vlek gemeten. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI

  • Op een diepte van 65 km lijken de banden en zones een verandering te ondergaan, zo blijkt uit MWR data. Op ondiepe diepten zijn de gordels van Jupiter helderder in microgolflicht dan de aangrenzende zones. Maar op diepere niveaus, onder de waterwolken, is het tegenovergestelde waar – wat een gelijkenis met onze oceanen laat zien.
  • Tenslotte heeft Juno ons ook meer geleerd over de polen van Jupiter, waar jaren geleden al een achthoekig patroon van orkanen werd gevonden bij de noordpool en een vijfhoekig patroon bij de zuidpool. Onderzoek met de Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) aan boord van Juno laat zien dat die patronen erg standvastig zijn, dat er weinig verandering in zit. Orkanen rondom de patronen lijken naar de polen toe te willen bewegen, maar de orkanen daar lijken dat tegen te houden en dat zorgt voor een soort van oscillerende beweging rondom een bepaald evenwicht, resulterend in die standvastigheid.

Vakartikelen

  • S. J. Bolton et al, Microwave observations reveal the deep extent and structure of Jupiter’s atmospheric vortices, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abf1015
  • Marzia Parisi et al, The depth of Jupiter’s Great Red Spot constrained by Juno gravity overflights, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abf1396

Bron: NASA.

Share

Speak Your Mind

*