Astronoomid on juba sajandeid jälginud Jupiteri pöörlevat pinda ning selle välimus on teda jahmunud ja müstifitseerinud. Salapära süvenes alles siis, kui 1995 Galileo kosmoselaev jõudis Jupiterini ja asus põhjalikult uurima selle atmosfääri. Sellest ajast peale on astronoomid hämmingus selle värviliste ribade üle ja mõelnud, kas need on lihtsalt pinnanähtused või midagi, mis läheb sügavamale.
Tänu Juno kosmoseaparaadil, mis on Jupiterit tiirutanud alates 2016. aasta juulist, on teadlased sellele küsimusele vastamisele nüüd palju lähemal. Eelmisel nädalal avaldati 3 uue uuringu põhjal Juno andmed, mis esitasid uusi järeldusi Jupiteri magnetvälja, selle sisemise pöörde ja vööde ulatuse kohta. Kõik need leiud muudavad teadlaste arvamuse Jupiteri atmosfäärist ja selle sisemistest kihtidest.
Uuringud kannavad pealkirja “Jupiteri asümmeetrilise gravitatsioonivälja mõõtmine”, “Jupiteri atmosfääri joa voolud ulatuvad tuhandete kilomeetrite sügavusele” ja “Jupiteri sügava sisemuse diferentsiaalse pöörlemise mahasurumine”, mis kõik avaldati ajakirjas Loodus 7. märtsil 2018. Uuringuid juhtis prof Luciano Iess Rooma Sapienza ülikoolist, teist prof Yohai Kaspi ja dr Eli Galanti Weizmanni Teaduste Instituudist ning kolmandat prof Tristan Guillot Cote d'Azuri observatoorium.
Uurimistööd juhtisid Professo Kaspi ja dr Galanti, kes olid lisaks teise uuringu juhtivatele autoritele ka ülejäänud kahe kaasautorid. Paar on selleks analüüsiks valmistunud juba varem Juno käivitati 2011. aastal, mille jooksul nad ehitasid matemaatilisi tööriistu gravitatsioonivälja andmete analüüsimiseks ja Jupiteri atmosfääri ning selle dünaamika paremaks mõistmiseks.
Kõik kolm uuringut põhinesid Eurostati kogutud andmetel Juno kui see liikus Jupiteri masti juurest teise juurde iga 53 päeva tagant - manööver, mida tuntakse „perijove” -na. Iga käiguga kasutas sond oma täiustatud mõõteriistakomplekti, et atmosfääri pinnakihtide all peesitada. Lisaks mõõdeti sondi kiirgavaid raadiolaineid, et teha kindlaks, kuidas neid iga orbiidi korral planeedi gravitatsiooniväli nihutas.
Nagu astronoomid on juba mõnda aega aru saanud, voolavad Jupiteri reaktiivlennukid ribades idast läände ja läänest itta. Selle käigus häirivad nad massi ühtlast jaotumist planeedil. Mõõtes planeedi gravitatsioonivälja muutusi (ja seega seda massi tasakaalustamatust), suutsid dr Kaspi ja dr Galanti analüütilised tööriistad välja arvutada, kui sügavad tormid pinna all ulatuvad ja milline on selle sisedünaamika.
Ennekõike eeldas meeskond kõrvalekaldeid planeedi kaldumise täiuslikuks sfääriks muutumise tõttu, mis tuleneb sellest, kuidas kiire pöörlemine seda pisut hajutab. Kuid nad otsisid ka täiendavaid anomaaliaid, mida saaks seletada võimsa tuule olemasolu tõttu atmosfääris.
Esimeses uuringus kasutasid dr Iess ja tema kolleegid Doppleri täpset jälgimist Juno kosmoseaparaat Jupiteri gravitatsiooni harmooniliste mõõtmiste tegemiseks - nii paaris kui ka paaritu. Nad otsustasid, et Jupiteri magnetväljal on põhja-lõuna asümmeetria, mis näitab atmosfääri sisemisi vooge.
Selle asümmeetria analüüsi jätkati teises uuringus, kus dr Kaspi, dr Galanti ja nende kolleegid kasutasid Jupiteri ida-läänesuunaliste reaktiivvoolude sügavuse arvutamiseks planeedi gravitatsioonivälja variatsioone. Mõõtes, kuidas need joad põhjustavad Jupiteri gravitatsioonivälja tasakaalustamatust ja häirivad isegi planeedi massi, järeldasid nad, et need ulatuvad 3000 km sügavusele.
Sellest kõigest viisid prof Guillot ja tema kolleegid läbi kolmanda uuringu, kus nad kasutasid varasemaid järeldusi planeedi gravitatsioonivälja ja joavoolu kohta ning võrdlesid tulemusi sisemudelite ennustustega. Selle põhjal tegid nad kindlaks, et planeedi sisemus pöörleb peaaegu nagu jäik keha ja diferentsiaalpöörded vähenevad veelgi allapoole.
Lisaks leidsid nad, et atmosfääri voolu tsoonid ulatusid 2000 km (1243 mi) kuni 3500 km (2175 mi) sügavuseni, mis oli kooskõlas veider gravitatsioonilisest harmoonikast tulenevate piirangutega. See sügavus vastab ka punktile, kus elektrijuhtivus muutuks piisavalt suureks, et magnetiline takistus summutaks diferentsiaalse pöörlemise.
Nende avastuste põhjal arvutas meeskond ka seda, et Jupiteri atmosfäär moodustab 1% tema kogumassist. Võrdluseks - Maa atmosfäär on vähem kui miljon kohta kogu selle massist. Nagu dr Kaspi Weizzmanni instituudi pressiteates selgitas, oli see siiski üllatav:
„See on palju enamat, kui keegi arvas, ja rohkem kui see, mida on teada teistelt Päikesesüsteemi planeetidelt. See on põhimõtteliselt mass, mis võrdub kolme Maaga, mis liiguvad kiirusega mõnikümmend meetrit sekundis. ”
Need uuringud on valgustanud Jupiteri atmosfääri dünaamikat ja sisemust. Praegu on Jupiteri tuumikus olev teema lahendamata. Kuid teadlased loodavad analüüsida täiendavaid mõõtmisi Juno et näha, kas Jupiteril on tahke südamik, ja (kui on) selle mass kindlaks teha. See omakorda aitab astronoomidel õppida palju päikesesüsteemi ajalugu ja kujunemist.
Lisaks soovivad Kaspi ja Galanti kasutada samu meetodeid, mille nad on välja töötanud Jupiteri reaktiivvoolu iseloomustamiseks, et lahendada selle kõige ikoonilisem omadus - Jupiteri suur punane laik. Lisaks sellele, et teha kindlaks, kui sügavaks see torm ulatub, loodavad nad ka teada saada, miks see torm on kestnud nii mitu sajandit ja miks see on viimastel aastatel märgatavalt kahanenud.
Juno missioon peaks toimuma eeldatavasti 2018. aasta juulis. Piiramata mis tahes pikendusi, suunab sond pärast katsekorralduse 14 läbiviimist kontrollitud deorbiidi Jupiteri atmosfääri. Kuid isegi pärast missiooni lõppu analüüsivad teadlased kogutud andmeid. aastateks. See, mida see Päikesesüsteemi suurima planeedi kohta näitab, aitab ka Päikesesüsteemist arusaamist teavitada.
