Νέα ευρήματα για τον Δία από τον ανιχνευτή Juno της NASA

Οι ερευνητές δημοσίευσαν αρκετές εργασίες σχετικά με τις ατμοσφαιρικές ανακαλύψεις του Juno σήμερα στο περιοδικό Science και στο Journal of Geophysical Research: Planets. Πρόσθετες εργασίες εμφανίστηκαν σε δύο πρόσφατα τεύχη του Geophysical Research Letters.

«Αυτές οι νέες παρατηρήσεις από το Juno ανοίγουν ένα σεντούκι με νέες πληροφορίες σχετικά με τα αινιγματικά παρατηρήσιμα χαρακτηριστικά του Δία», δήλωσε η Λόρι Γκλέιζ, διευθύντρια του τμήματος πλανητικών επιστημών της NASA στα κεντρικά γραφεία του οργανισμού στην Ουάσιγκτον. «Κάθε έγγραφο ρίχνει φως σε διαφορετικές πτυχές των ατμοσφαιρικών διεργασιών του πλανήτη – ένα θαυμάσιο παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο οι επιστημονικές μας ομάδες διεθνώς ποικιλόμορφες ενισχύουν την κατανόηση του ηλιακού μας συστήματος».

Το Juno μπήκε στην τροχιά του Δία το 2016. Κατά τη διάρκεια καθενός από τα 37 περάσματα του διαστημικού σκάφους στον πλανήτη μέχρι σήμερα, μια εξειδικευμένη σουίτα οργάνων κοίταξε κάτω από το ταραχώδες κατάστρωμα σύννεφων.

«Προηγουμένως, ο Juno μας εξέπληξε με υπαινιγμούς ότι τα φαινόμενα στην ατμόσφαιρα του Δία πήγαιναν βαθύτερα από το αναμενόμενο», δήλωσε ο Scott Bolton, κύριος ερευνητής του Juno από το Southwest Research Institute στο Σαν Αντόνιο και επικεφαλής συγγραφέας της δημοσίευσης Journal Science για το βάθος των δίνων του Δία. «Τώρα, αρχίζουμε να συνδυάζουμε όλα αυτά τα μεμονωμένα κομμάτια και να κατανοούμε την πρώτη μας πραγματική κατανόηση για το πώς λειτουργεί η όμορφη και βίαιη ατμόσφαιρα του Δία – σε 3D».

Το ραδιόμετρο μικροκυμάτων (MWR) του Juno επιτρέπει στους επιστήμονες της αποστολής να κοιτάζουν κάτω από τις κορυφές των νεφών του Δία και να διερευνούν τη δομή των πολυάριθμων καταιγίδων δίνης του. Η πιο διάσημη από αυτές τις καταιγίδες είναι ο εμβληματικός αντικυκλώνας γνωστός ως Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα. Ευρύτερη από τη Γη, αυτή η κατακόκκινη δίνη έχει ιντριγκάρει τους επιστήμονες από την ανακάλυψή της σχεδόν πριν από δύο αιώνες.

Τα νέα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι κυκλώνες είναι θερμότεροι στην κορυφή, με χαμηλότερες ατμοσφαιρικές πυκνότητες, ενώ είναι ψυχρότεροι στο κάτω μέρος, με μεγαλύτερες πυκνότητες. Οι αντικυκλώνες, που περιστρέφονται προς την αντίθετη κατεύθυνση, είναι πιο κρύοι στην κορυφή αλλά πιο ζεστοί στο κάτω μέρος.

Τα ευρήματα δείχνουν επίσης ότι αυτές οι καταιγίδες είναι πολύ ψηλότερες από το αναμενόμενο, με ορισμένες να εκτείνονται 60 μίλια (100 χιλιόμετρα) κάτω από τις κορυφές των σύννεφων και άλλες, συμπεριλαμβανομένης της Μεγάλης Ερυθράς Κηλίδας, να εκτείνονται σε πάνω από 200 μίλια (350 χιλιόμετρα). Αυτή η έκπληξη ανακάλυψη δείχνει ότι οι δίνες καλύπτουν περιοχές πέρα ​​από εκείνες όπου το νερό συμπυκνώνεται και σχηματίζονται σύννεφα, κάτω από το βάθος όπου το φως του ήλιου θερμαίνει την ατμόσφαιρα. 

Το ύψος και το μέγεθος της Μεγάλης Ερυθράς Κηλίδας σημαίνει ότι η συγκέντρωση της ατμοσφαιρικής μάζας εντός της καταιγίδας θα μπορούσε ενδεχομένως να ανιχνευθεί από όργανα που μελετούν το πεδίο βαρύτητας του Δία. Δύο κοντινές πτήσεις Juno πάνω από το πιο διάσημο σημείο του Δία έδωσαν την ευκαιρία να αναζητήσουμε την υπογραφή της βαρύτητας της καταιγίδας και να συμπληρώσουμε τα αποτελέσματα του MWR στο βάθος της. 

Με το Juno να ταξιδεύει χαμηλά πάνω από το κατάστρωμα σύννεφων του Δία με περίπου 130,000 mph (209,000 km/h), οι επιστήμονες της Juno μπόρεσαν να μετρήσουν τις αλλαγές ταχύτητας μόλις 0.01 χιλιοστό ανά δευτερόλεπτο χρησιμοποιώντας μια κεραία παρακολούθησης του Deep Space Network της NASA, από απόσταση μεγαλύτερη από 400 εκατομμύρια μίλια (650 εκατομμύρια χιλιόμετρα). Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να περιορίσει το βάθος της Μεγάλης Ερυθράς Κηλίδας σε περίπου 300 μίλια (500 χιλιόμετρα) κάτω από τις κορυφές των σύννεφων.

«Η ακρίβεια που απαιτείται για να βρεθεί η βαρύτητα της Μεγάλης Ερυθράς Κηλίδας κατά τη διάρκεια της πτήσης του Ιουλίου 2019 είναι συγκλονιστική», δήλωσε η Marzia Parisi, επιστήμονας Juno από το Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA στη Νότια Καλιφόρνια και επικεφαλής συγγραφέας μιας εργασίας στο Journal Science για τις υπερπτήσεις βαρύτητας του Μεγάλη κόκκινη κηλίδα. «Το να είμαστε σε θέση να συμπληρώσουμε το εύρημα του MWR στο βάθος μας δίνει μεγάλη σιγουριά ότι μελλοντικά πειράματα βαρύτητας στον Δία θα αποφέρουν εξίσου ενδιαφέροντα αποτελέσματα». 

Ζώνες και Ζώνες

Εκτός από τους κυκλώνες και τους αντικυκλώνες, ο Δίας είναι γνωστός για τις χαρακτηριστικές ζώνες και ζώνες του - λευκές και κοκκινωπές ζώνες νεφών που τυλίγονται γύρω από τον πλανήτη. Ισχυροί ανατολικοί-δυτικοί άνεμοι που κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις χωρίζουν τις ζώνες. Ο Juno ανακάλυψε προηγουμένως ότι αυτοί οι άνεμοι, ή τα ρεύματα αεριωθουμένων, φτάνουν σε βάθη περίπου 2,000 μιλίων (περίπου 3,200 χιλιόμετρα). Οι ερευνητές εξακολουθούν να προσπαθούν να λύσουν το μυστήριο του τρόπου με τον οποίο σχηματίζονται τα ρεύματα πίδακα. Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από το MWR του Juno κατά τη διάρκεια πολλαπλών περασμάτων αποκαλύπτουν μια πιθανή ένδειξη: ότι η αέρια αμμωνία της ατμόσφαιρας ταξιδεύει πάνω και κάτω σε αξιοσημείωτη ευθυγράμμιση με τα παρατηρούμενα ρεύματα πίδακα.

«Ακολουθώντας την αμμωνία, βρήκαμε κύτταρα κυκλοφορίας τόσο στο βόρειο όσο και στο νότιο ημισφαίριο που είναι παρόμοια στη φύση με τα «κύτταρα Ferrel», τα οποία ελέγχουν μεγάλο μέρος του κλίματος μας εδώ στη Γη», δήλωσε η Keren Duer, μεταπτυχιακή φοιτήτρια από το Ινστιτούτο Weizmann. της Επιστήμης στο Ισραήλ και επικεφαλής συγγραφέας της δημοσίευσης Journal Science σχετικά με τα κύτταρα που μοιάζουν με Ferrel στον Δία. «Ενώ η Γη έχει ένα κύτταρο Ferrel ανά ημισφαίριο, ο Δίας έχει οκτώ – το καθένα τουλάχιστον 30 φορές μεγαλύτερο».

Τα δεδομένα MWR του Juno δείχνουν επίσης ότι οι ζώνες και οι ζώνες υφίστανται μια μετάβαση περίπου 40 μίλια (65 χιλιόμετρα) κάτω από τα νέφη νερού του Δία. Σε μικρά βάθη, οι ζώνες του Δία είναι πιο φωτεινές στο φως των μικροκυμάτων από τις γειτονικές ζώνες. Αλλά σε βαθύτερα επίπεδα, κάτω από τα νέφη του νερού, ισχύει το αντίθετο – κάτι που αποκαλύπτει μια ομοιότητα με τους ωκεανούς μας.

"Ονομάζουμε αυτό το επίπεδο "Jovicline" κατ' αναλογία με ένα μεταβατικό στρώμα που παρατηρείται στους ωκεανούς της Γης, γνωστό ως θερμοκλίνο - όπου το θαλασσινό νερό μεταβαίνει απότομα από σχετικά ζεστό σε σχετικά κρύο", δήλωσε ο Leigh Fletcher, ένας επιστήμονας που συμμετέχει στο Juno από το Πανεπιστήμιο. του Leicester στο Ηνωμένο Βασίλειο και κύριος συγγραφέας της εργασίας στο Journal of Geophysical Research: Planets που υπογραμμίζουν τις μικροκυματικές παρατηρήσεις του Juno για τις εύκρατες ζώνες και τις ζώνες του Δία.

Πολικοί κυκλώνες

Ο Juno ανακάλυψε προηγουμένως πολυγωνικές διατάξεις γιγάντιων κυκλωνικών καταιγίδων και στους δύο πόλους του Δία – οκτώ διατεταγμένοι σε οκταγωνικό σχέδιο στο βορρά και πέντε διατεταγμένοι σε πενταγωνικό σχέδιο στο νότο. Τώρα, πέντε χρόνια αργότερα, οι επιστήμονες της αποστολής χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις από το Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) του διαστημικού σκάφους έχουν διαπιστώσει ότι αυτά τα ατμοσφαιρικά φαινόμενα είναι εξαιρετικά ανθεκτικά, παραμένοντας στην ίδια θέση.

«Οι κυκλώνες του Δία επηρεάζουν ο ένας την κίνηση του άλλου, αναγκάζοντάς τους να ταλαντώνονται γύρω από μια θέση ισορροπίας», δήλωσε ο Αλεσάντρο Μούρα, συν-ερευνητής του Juno στο Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής στη Ρώμη και επικεφαλής συγγραφέας μιας πρόσφατης εργασίας στο Geophysical Research Letters για τις ταλαντώσεις και τη σταθερότητα. στους πολικούς κυκλώνες του Δία. «Η συμπεριφορά αυτών των αργών ταλαντώσεων υποδηλώνει ότι έχουν βαθιές ρίζες».

Τα δεδομένα JIRAM δείχνουν επίσης ότι, όπως οι τυφώνες στη Γη, αυτοί οι κυκλώνες θέλουν να κινηθούν προς τους πόλους, αλλά οι κυκλώνες που βρίσκονται στο κέντρο κάθε πόλου τους σπρώχνουν προς τα πίσω. Αυτή η ισορροπία εξηγεί πού βρίσκονται οι κυκλώνες και τους διαφορετικούς αριθμούς σε κάθε πόλο.