25 éves rejtélyt fejtett meg a Jupitert vizsgáló Juno űrszonda

Támogasd a tudomány népszerűsítését, segítsd a munkánkat!

25 évvel ezelőtt az amerikai űrügynökség Galileo szondája 61 ezer kilométeres óránkénti sebességgel érkezett meg a Naprendszer legnagyobb bolygója, a Jupiter légkörébe. A történelmet író küldetés célja az volt, hogy hét tudományos műszerével tanulmányozza a gázóriás felső légkörét. A műszerek 1995. december 7-ének estéjén 58 percen át gyűjtöttek az adatokat a légkör extrém körülményei között, majd  továbbították őket a Galileo keringőegységnek, amely a szondát a Jupiterhez szállította.

A belépőegység a szakemberek várakozásaihoz képest sokkal forróbb és sűrűbb légkörre bukkant. Erre az akkori magyarázat az volt, hogy a szonda a légkör egy nagyon ritka forró pontjában ereszkedett lefele. Most, negyed évszázaddal később, a NASA 2016 óta Jupitert vizsgáló Juno űrszondájának köszönhetően mindez radikálisan más megvilágításba került: kiderült, hogy ezek a forró pontok sokkal kiterjedtebbek és mélyebbre hatolnak, mint korábban feltételezték. 

A kutatók az Amerikai Geofizikai Unió (AGU) idei virtuális konferenciáján, december 11-én ismertették a Juno friss eredményeit. A forró pontok vizsgálata mellett a szonda az elmúlt évben a Jupiter pólusainál található óriási ciklonokról is szolgált meglepetésekkel, illetve, ahogy arról korábban beszámoltunk, furcsa villámokra bukkant.

A Juno felvételének közepén a Jupiter forró pontokat tartalmazó, egyenlítőtől északra lévő felhősávja látható. A képen jobbra a bolygó északi pólusaFotó: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill

A Galileo 25 évvel ezelőtti mérései a forróbb és sűrűbb légkör mellett a vártnál szárazabb és szelesebb körülményekről árulkodtak. A belépőegység pályáját a megfigyelésekkel összerakva a kutatók akkoriban a ritka forró pontok hipotézisével magyarázták az adatokat. A Juno mikrohullámú sugárzást mérő detektora, amelynek feladata a légkör felépítésének és összetételének vizsgálata, feltárta, hogy ezek valójában nem is annyira ritkák. A megfigyelések alapján a Jupiter egyenlítői régiója feletti, kiterjedt, barna színű felhősáv nagyon száraz lehet, azaz kevés ammóniát és vizet tartalmaz. Ez pedig a kutatók szerint arra utal, hogy az ebben található forró pontok lényegében betekintést adnak a Jupiter légkörének kiterjedt, környezetüknél forróbb és szárazabb területeibe, illetve mélyebb rétegeibe.

A Galileo belépőegység a földi összeszerelés során. A szonda szénszálas kompozit hővédő pajzsa tömegének közel felét elveszítette a valaha volt legnehezebb légkörbe való belépési kísérlet során, ami végül sikerrel zárult.Fotó: NASA/JPL

A Galileo belépőegysége által közvetlenül megtapasztalt forró pontok azonban valószínűleg nem az egész felhősávot jellemzik, hanem csak azokat a területeket, ahol megtörik a felhőzet. Továbbá úgy tűnik, hogy a forró pontoknak szerepük van az úgynevezett sekély, azaz nem mélyről eredő villámok létrehozásában, melyek a Jupiter legfelső légrétegeiben okoznak elektromos kisüléseket.

A Jupiter felhőzetének töréseiben található forró pontok a Juno űrszonda felvételeinFotó: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

A sekély villámok akkor keletkeznek, amikor a felhőzet legmagasabb pontjairól a vízzel keveredett ammónia aláhullik és jégkristályokkal ütközik, miközben elektromos töltést generál. Ugyanitt keletkezik az ammóniából és vízből álló jégeső, lényegében jeges-latyakos kásagolyók, amelyek nagyon jól meg tudják magyarázni, miért tűnik el látszólag az ammónia egy bizonyos magasságban a Juno mikrohullámú műszere elől. Ezek a vízjéggel burkolt golyók a légkör mélyebb rétegeibe hullanak, olyan, nagy, száraz régiókat létrehozva, ahol minimális ammónia és víz található.

„Az egyik meglepő dolog, amit a Juno felfedezett, az volt, hogy a légkör mélyebb részei nagyon változatosak. Mielőtt a Juno megérkezett a Jupiterhez, a legtöbb a Jupiter légkörét leíró modell a Föld és a mi légkörünk dinamikai működésén, illetve meteorológiáján alapult. De természetesen a Jupiter esetében egy alapvető különbség van. Míg a Földön a légkör alatt vagy szárazföld, vagy tengerek találhatók, a Jupiternél csak gáz, a bolygó mélyebb rétegeiig” – foglalta össze a Juno eredményeinek jelentőségét a küldetést vezető Scott Bolton az AGU virtuális konferenciáján, hozzátéve: „nagyon sok változatosságot találtunk. A Földön a felhőzet alatt a legtöbb időjárási jelenség abbamarad, a Jupiternél ez nem igaz, a bolygó légköre a felső felhőzet alatt is nagyon aktív."

Miért nem olvadnak egybe a hatalmas poláris ciklonok?

A Juno-küldetés legnagyobb áttörést jelentő felfedezései talán a Jupiter északi és déli pólusainál megfigyelhető hatalmas viharrendszerekhez kötődnek, amelyeket elhelyezkedésük miatt egyetlen korábbi szonda vagy földi teleszkóp sem tudott megfigyelni. A 2016-os Jupiterhez érkezés óta a Juno pályája egyre északabbra tolódik, ami lehetővé teszi az északi félgömb és különösen az északi pólus részletes, nagy felbontású vizsgálatát. 

Az északi pólusnál egy óriási központi viharfelhő körül nyolc, szintén hatalmas ciklon kering. Ezek az elmúlt években viszonylag stabilak maradtak. A déli pólusnál ezzel szemben már más a helyzet. A tavalyi AGU-konferencián a Junón dolgozó szakemberek a déli pólus viharainak változásáról számoltak be. Akkor a szonda infravörös spektrométerének méréseiből, amelyeket részben a bolygó viharainak megfigyelésére terveztek, úgy tűnt, hogy új ciklon csatlakozhat a pólus körüli viharkomplexumhoz. Ezt addig öt ciklon alkotta, amelyek egy még nagyobb, központi viharfelhő körül keringtek.

A Juno infravörös felvételén a Jupiter déli pólusánál található ciklonok láthatók, jobbra lent a hatodik ciklonnal, amely végül nem tudott csatlakozni a központi vihar körül keringő másik öt közéFotó: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Úgy tűnt, hogy 2019 végén egy hatodik ciklon alapvetően változtatja meg a Jupiter déli pólusának képét, ötszög alakúról hatszög alakúra. De az új ciklon próbálkozása kudarcot vallott, néhány héttel később a meglévő öt ciklon kiszorította, így aztán arrébb terelődött, végül pedig feloszlott. A kutatók között egyelőre nem alakult ki konszenzus arra vonatkozóan, hogy mi a hatalmas viharok létrejöttét, viselkedését és hosszú távú stabilitását legjobban megmagyarázó hipotézis. 

Egy ilyen, Scott Bolton által a sajtótájékoztatón említett kulcskérdés például az, hogy miért nem egyesülnek ezek a ciklonok az idő előrehaladtával egyetlen hatalmas viharfelhőbe. Egyelőre egy modell sem képes minden, a ciklonokkal kapcsolatos jelenséget megmagyarázni, de a Juno által gyűjtött adatok alapján tovább zajlik ezek fejlesztése. Így apránként közelebb jutunk ahhoz, hogy megértsük ezeknek a lenyűgöző viharrendszereknek a viselkedését, ami később megvilágíthatja a gázóriások légkörének alapvető működését.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikk a Qubiten: