От векове астрономите наблюдават въртенето на Юпитер на повърхността и се страхуват и мистифицират от появата му. Мистерията се задълбочи едва когато през 1995 г. Galileo космически кораб достигна Юпитер и започна дълбоко да изучава атмосферата му. Оттогава астрономите озадачават цветните й ленти и се чудят дали те са просто повърхностно явление или нещо, което отива по-дълбоко.
Благодаря на Юнона космически кораб, който обикаля около Юпитер от юли 2016 г., учените вече са много по-близо до отговора на този въпрос. През изминалата седмица бяха публикувани три нови изследвания, базирани на Юнона данни, които представиха нови открития за магнитното поле на Юпитер, неговото вътрешно въртене и колко дълбоко се простират коланите му. Всички тези открития преразглеждат какво учените мислят за атмосферата на Юпитер и неговите вътрешни слоеве.
Изследванията бяха озаглавени „Измерване на асиметричното гравитационно поле на Юпитер“, „Атмосферните струи на Юпитер се простират на хиляди километри дълбочина“ и „Потискане на диференциалното въртене в дълбоката вътрешност на Юпитер“, всички от които бяха публикувани в природа на 7 март 2018 г. Изследванията бяха ръководени от проф. Лучано Йес от Римския университет в Сапиенца, вторият от проф. Йохай Каспи и д-р Ели Галанти от Научния институт на Вайцман, а третият от проф. Тристан Гилот от Обсерватория на Лазурния бряг.
Изследователските усилия бяха ръководени от Професо Каспи и д-р Галанти, които освен че бяха водещи автори на второто изследване, бяха съавтори на другите две. Двойката се подготвяше за този анализ още преди Юнона стартира през 2011 г., като през това време те изградиха математически инструменти, за да анализират данните от гравитационното поле и да се запознаят по-добре с атмосферата на Юпитер и нейната динамика.
И трите проучвания се основаваха на данни, събрани от Юнона като преминаваше от единия полюс на Юпитер към другия на всеки 53 дни - маневра, известна като „перихов“. С всяко преминаване сондата използваше своя усъвършенстван набор от инструменти, за да надникне под повърхностните слоеве на атмосферата. В допълнение, радиовълните, излъчвани от сондата, се измерват, за да се определи как те се изместват от гравитационното поле на планетата с всяка орбита.
Както астрономите разбират от известно време, струите на Юпитер протичат в ленти от изток на запад и от запад на изток. В процеса те нарушават равномерното разпределение на масата на планетата. Чрез измерване на промените в гравитационното поле на планетата (и следователно този дисбаланс на масата) аналитичните инструменти на д-р Каспи и д-р Галанти успяха да изчислят колко дълбоки бури се простират под повърхността и каква е вътрешната динамика.
Преди всичко екипът очакваше да открие аномалии заради начина, по който планетата се отклонява от перфектната сфера - което се дължи на това как бързото й завъртане леко я присвива. Те обаче потърсиха и допълнителни аномалии, които биха могли да се обяснят поради наличието на мощни ветрове в атмосферата.
В първото проучване д-р Iess и неговите колеги използват прецизно доплеровско проследяване на Юнона космически кораб за извършване на измервания на гравитационните хармоники на Юпитер - равномерни и нечетни. Определиха, че магнитното поле на Юпитер има асиметрия север-юг, което е показателно за вътрешните потоци в атмосферата.
Анализът на тази асиметрия беше последван във второто проучване, където д-р Каспи, д-р Галанти и техните колеги използваха вариациите в гравитационното поле на планетата, за да изчислят дълбочината на струйните потоци на Юпитер от изток-запад. Измервайки как тези струи причиняват дисбаланс в гравитационното поле на Юпитер и дори нарушават масата на планетата, те стигат до заключението, че те се простират на дълбочина от 3000 км (1864 мили).
От всичко това проф. Гилот и неговите колеги проведоха третото проучване, където използваха предишните открития за гравитационното поле и струйните потоци на планетата и сравниха резултатите с прогнозите на вътрешните модели. От това те определиха, че вътрешността на планетата се върти почти като твърдо тяло и че диференциалното въртене намалява по-надолу.
Освен това те откриха, че зоните на атмосферния поток се простират на между 2000 км (1243 мили) и 3500 км (2175 мили) дълбочина, което съответства на ограниченията, получени от странните гравитационни хармоници. Тази дълбочина също съответства на точката, в която електрическата проводимост ще стане достатъчно голяма, че магнитното влачене би потиснало диференциалното въртене.
Въз основа на своите открития екипът изчисли, че атмосферата на Юпитер представлява 1% от общата му маса. За сравнение земната атмосфера е по-малко от милионна част от общата й маса. И все пак, както д-р Каспи обясни в съобщението за съобщенията на института Weizzmann, това беше доста изненадващо:
„Това е много повече, отколкото някой е мислил, и повече от това, което е известно от други планети в Слънчевата система. Това е в общи линии маса, равна на три Земи, които се движат със скорост десетки метра в секунда. "
Всичко казано, тези изследвания хвърлиха нова светлина върху атмосферната динамика на Юпитер и вътрешната структура. В момента темата за това, което се намира в ядрото на Юпитер, остава нерешена. Но изследователите се надяват да анализират допълнителни измервания, направени от Юнона за да видите дали Юпитер има твърдо ядро и (ако е така) да определите неговата маса. Това от своя страна ще помогне на астрономите да научат много за историята и формирането на Слънчевата система.
Освен това Каспи и Галанти се стремят да използват някои от същите методи, които са разработили, за да характеризират струйните потоци на Юпитер, за да се справят с най-емблематичната му функция - Голямото червено петно на Юпитер. Освен че определят колко дълбоко се простира тази буря, те също се надяват да научат защо тази буря съществува толкова много векове и защо забележимо се свива през последните години.
Очаква се мисията на Юнона да приключи през юли 2018 г. Избягвайки всякакви разширения, сондата ще проведе контролиран деорбит в атмосферата на Юпитер след провеждане на перихов 14. Въпреки това, дори след приключване на мисията, учените ще анализират данните, които са събрали за години напред. Това, което разкрива това за най-голямата планета на Слънчевата система, също ще извърви дълъг път към информиране на разбирането за Слънчевата система.
