Протягом століть астрономи спостерігали за закрученою поверхнею Юпітера і здивовано та містифікували його появу. Таємниця лише поглибилася, коли в 1995 р Галілей космічний корабель досяг Юпітера і почав глибоко вивчати його атмосферу. З цього часу астрономи спантеличували його кольорові смуги і дивувались, чи це просто поверхневе явище чи щось глибше.
Завдяки Юнона космічного корабля, який обертався навколо Юпітера з липня 2016 року, вчені тепер набагато ближче до відповіді на це питання. Минулого тижня було опубліковано три нові дослідження на основі Юнона дані, які представляли нові результати щодо магнітного поля Юпітера, його внутрішнього обертання та того, наскільки глибоко простягаються його пояси. Усі ці висновки переглядають, що вчені думають про атмосферу Юпітера та його внутрішні шари.
Дослідження отримали назву "Вимірювання асиметричного гравітаційного поля Юпітера", "Атмосферні струмені Юпітера поширюються на тисячі кілометрів у глибину" та "Придушення диференціального обертання в глибокій внутрішній частині Юпітера", всі вони були опубліковані в Природа 7 березня 2018 року. Дослідженнями керував професор Лучано Іес з Римського університету Сапіенца, другий - професор Йохай Каспі та доктор Елі Галанті з Інституту науки Вейцмана, а третій - професор Трістан Гільо Обсерваторія де Лазурний берег.
Дослідницькі зусилля очолили Профессо Каспі та доктор Галанті, які крім того, що були провідними авторами другого дослідження, були співавторами щодо двох інших. Пара готувалася до цього аналізу ще раніше Юнона запущений у 2011 році, за цей час вони побудували математичні інструменти для аналізу даних гравітаційного поля та для кращого розуміння атмосфери Юпітера та його динаміки.
Усі три дослідження базувалися на даних, зібраних Юнона коли він проходив з одного полюса Юпітера на інший кожні 53 дні - маневр, відомий як "перихов". З кожним проходом зонд використовував свій передовий набір інструментів, щоб заглянути під поверхневі шари атмосфери. Крім того, вимірювали радіохвилі, що випромінюються зондом, щоб визначити, як вони зміщуються гравітаційним полем планети з кожною орбітою.
Як астрономи зрозуміли деякий час, струмені Юпітера течуть смугами зі сходу на захід і із заходу на схід. У процесі цього вони порушують рівномірний розподіл маси на планеті. Вимірявши зміни в гравітаційному полі планети (а отже, і цей дисбаланс маси), аналітичні інструменти доктора Каспі та доктора Галанті змогли підрахувати, наскільки глибокі бурі простягаються під поверхнею і якою є динаміка її внутрішнього простору.
Перш за все, команда розраховувала знайти аномалії через те, як планета відхиляється від ідеальної сфери - що пояснюється тим, як швидке обертання її трохи пригнічує. Однак вони також шукали додаткові аномалії, які можна було б пояснити через наявність потужних вітрів в атмосфері.
У першому дослідженні доктор Іес та його колеги використовували точне доплерівське відстеження Юнона космічний корабель для проведення вимірювань гравітаційних гармонік Юпітера - рівномірних і непарних. Вони визначили, що магнітне поле Юпітера має асиметрію північ - південь, що свідчить про внутрішні потоки в атмосфері.
Аналіз цієї асиметрії був продовжений у другому дослідженні, де доктори Каспі, доктор Галанті та їхні колеги використовували зміни в гравітаційному полі планети для обчислення глибини струменевих потоків Юпітера на схід-захід. Виміривши, як ці струмені викликають дисбаланс у гравітаційному полі Юпітера і навіть порушують масу планети, вони дійшли висновку, що вони простягаються на глибину 3000 км (1864 миль).
З усього цього, професор Гільо та його колеги провели третє дослідження, де вони використали попередні висновки про гравітаційне поле планети та реактивні потоки та порівняли результати з прогнозами внутрішніх моделей. З цього вони визначили, що внутрішня частина планети обертається майже як жорстке тіло і що диференціальне обертання зменшується далі вниз.
Крім того, вони виявили, що зони атмосферного потоку поширюються на глибину від 2 000 км (1243 милі) до 3500 км (2175 миль), що відповідає обмеженням, отриманим від непарних гравітаційних гармонік. Ця глибина також відповідає точці, коли електропровідність стане достатньо великою, що магнітне перетягнення пригнічуватиме диференціальне обертання.
На основі своїх висновків команда також підрахувала, що атмосфера Юпітера становить 1% від його загальної маси. Для порівняння, атмосфера Землі становить менше мільйонної частини її загальної маси. Однак, як пояснив доктор Каспі в прес-релізі Інституту Вайцмана, це було досить дивно:
«Це набагато більше, ніж хтось думав, і більше того, що було відомо з інших планет Сонячної системи. Це в основному маса, що дорівнює трьом Землям, що рухаються зі швидкістю в десятки метрів в секунду ».
Все, що було сказано, ці дослідження пролили нове світло на атмосферну динаміку Юпітера та структуру внутрішніх приміщень. В даний час тема того, що знаходиться в ядрі Юпітера, залишається невирішеною. Але дослідники сподіваються проаналізувати подальші вимірювання, зроблені Юнона щоб побачити, чи має Юпітер тверде ядро, і (якщо так) визначити його масу. Це в свою чергу допоможе астрономам дізнатися багато про історію та формування Сонячної системи.
Крім того, Каспі та Галанті прагнуть використовувати деякі ті ж методи, які вони розробили для характеристики струменевих потоків Юпітера, щоб вирішити його найбільш знакову особливість - Велику червону пляму Юпітера. Окрім визначення того, наскільки глибоко поширюється ця буря, вони також сподіваються дізнатись, чому ця буря зберігається стільки століть, і чому вона помітно скоротилася в останні роки.
Очікується, що місія Юнона завершиться в липні 2018 року. Заборонивши будь-які розширення, зонд проведе контрольований деорбіт в атмосферу Юпітера після проведення перихови 14. Однак, навіть після закінчення місії вчені будуть аналізувати зібрані ним дані. на довгі роки. Що виявляє це про найбільшу планету Сонячної системи, також пройде довгий шлях до інформування про розуміння Сонячної системи.
