Gadsimtiem ilgi astronomi ir novērojuši Jupitera virpuļojošo virsmu, un tā izskatu ir satraukti un mistificējuši. Noslēpums tikai padziļinājās, kad 1995 Galileo kosmosa kuģis sasniedza Jupiteru un sāka padziļināti izpētīt tā atmosfēru. Kopš tā laika astronomi ir neizpratnē par krāsainajām joslām un domājuši, vai tās ir tikai virsmas parādība vai kaut kas dziļāks.
Pateicoties Juno kosmosa kuģis, kurš kopš 2016. gada jūlija riņķo ap Jupiteru, zinātnieki tagad ir daudz tuvāk atbildēm uz šo jautājumu. Pagājušajā nedēļā tika publicēti trīs jauni pētījumi, pamatojoties uz Juno dati, kas iepazīstināja ar jauniem atklājumiem par Jupitera magnētisko lauku, tā iekšējo rotāciju un to, cik dziļi tā jostas stiepjas. Visi šie atklājumi pārskata to, ko zinātnieki domā par Jupitera atmosfēru un tās iekšējiem slāņiem.
Pētījumu nosaukums bija “Jupitera asimetriskā gravitācijas lauka mērīšana”, “Jupitera atmosfēras strūklu straumes stiepjas tūkstošiem kilometru dziļumā” un “Jupitera dziļā interjera diferenciālās rotācijas nomākums”, visi šie pētījumi tika publicēti Daba 2018. gada 7. martā. Studijas vadīja prof. Luciano Iess no Romas Sapienza universitātes, otro - prof. Yohai Kaspi un Dr. Eli Galanti no Veizmann Zinātnes institūta, bet trešo - prof. Tristan Guillot no Kotdivuāras observatorija.
Pētniecības darbu vadīja Professo Kaspi un Dr. Galanti, kuri papildus tam, ka bija galvenā pētījuma autori otrajā pētījumā, bija arī pārējo divu līdzautori. Pāris šai analīzei ir gatavojušies jau iepriekš Juno tika uzsākta 2011. gadā, un šajā laikā viņi izveidoja matemātiskos rīkus, lai analizētu gravitācijas lauka datus un labāk izprastu Jupitera atmosfēru un tās dinamiku.
Visi trīs pētījumi balstījās uz datiem, ko apkopojusi Juno pārvietojoties no viena Jupitera staba uz otru ik pēc 53 dienām - manevrs, kas pazīstams kā “perijove”. Ar katru caurlaidi zonde izmantoja savu moderno instrumentu komplektu, lai līdzotos zem atmosfēras virsmas slāņiem. Turklāt tika mērīti zondes izstarotie radioviļņi, lai noteiktu, kā tos pārvietoja planētas gravitācijas lauks ar katru orbītu.
Kā astronomi jau kādu laiku ir sapratuši, Jupitera strūklas plūst joslās no austrumiem uz rietumiem un no rietumiem uz austrumiem. Procesa laikā tiek izjaukts vienmērīgs masas sadalījums uz planētas. Izmērot izmaiņas planētas gravitācijas laukā (un tādējādi arī šo masu nelīdzsvarotību), Dr. Kaspi un Dr. Galanti analītiskie rīki spēja aprēķināt, cik dziļi vētras sniedzas zem virsmas un kāda ir tās iekšējā dinamika.
Pirmām kārtām komanda gaidīja anomāliju rašanos planētas novirzes no ideālas sfēras dēļ - tas ir saistīts ar to, kā strauja rotācija to nedaudz sašķaida. Tomēr viņi arī meklēja papildu anomālijas, ko varētu izskaidrot spēcīga vēja klātbūtnes dēļ atmosfērā.
Pirmajā pētījumā Dr Iess un viņa kolēģi izmantoja precīzu Doplera izsekošanu Juno kosmosa kuģis, lai veiktu Jupitera gravitācijas harmoniku mērījumus - gan pāra, gan nepāra. Viņi noteica, ka Jupitera magnētiskajam laukam ir ziemeļu-dienvidu asimetrija, kas norāda uz iekšējām plūsmām atmosfērā.
Šīs asimetrijas analīze tika turpināta otrajā pētījumā, kurā Dr. Kaspi, Dr. Galanti un viņu kolēģi izmantoja planētas gravitācijas lauka variācijas, lai aprēķinātu Jupitera austrumu-rietumu strūklas straumju dziļumu. Izmērot, kā šīs strūklas rada nelīdzsvarotību Jupitera gravitācijas laukā un pat izjauc planētas masu, viņi secināja, ka tās sniedzas līdz 3000 km dziļumam (1864 jūdzēm).
No tā visa prof. Džilots un viņa kolēģi veica trešo pētījumu, kurā viņi izmantoja iepriekšējos atklājumus par planētas gravitācijas lauku un strūklas straumēm un salīdzināja rezultātus ar interjera modeļu prognozēm. Pēc tam viņi noteica, ka planētas iekšpuse griežas gandrīz kā nekustīgs ķermenis un diferenciālā rotācija samazinās tālāk uz leju.
Turklāt viņi atklāja, ka atmosfēras plūsmas zonas izplešas no 2000 km (1243 jūdzes) līdz 3500 km (2175 jūdzes) dziļumam, kas bija saskaņā ar ierobežojumiem, kas iegūti no nepāra gravitācijas harmonikām. Šis dziļums atbilst arī vietai, kurā elektriskā vadītspēja kļūst pietiekami liela, lai magnētiskā pretestība nomāktu diferenciālo rotāciju.
Balstoties uz viņu atklājumiem, komanda arī aprēķināja, ka Jupitera atmosfēra veido 1% no tās kopējās masas. Salīdzinājumam - Zemes atmosfēra ir mazāka par vienu miljono daļu no tās kopējās masas. Tomēr, kā Dr. Kaspi paskaidroja Veismana institūta paziņojumā presei, tas bija diezgan pārsteidzoši:
“Tas ir daudz vairāk, nekā kāds domāja, un vairāk nekā tas, kas ir zināms no citām Saules sistēmas planētām. Tā būtībā ir masa, kas vienāda ar trim Zemei, kas pārvietojas ar ātrumu desmitiem metru sekundē. ”
Kopumā šie pētījumi ir parādījuši jaunu gaismu Jupitera atmosfēras dinamikai un iekšējai struktūrai. Pašlaik Jupitera kodolā esošais jautājums joprojām nav atrisināts. Bet pētnieki cer analizēt turpmākos mērījumus Juno lai redzētu, vai Jupiteram ir cieta serde, un (ja ir), lai noteiktu tā masu. Tas savukārt palīdzēs astronomiem daudz uzzināt par Saules sistēmas vēsturi un veidošanos.
Turklāt Kaspi un Galanti vēlas izmantot dažas no tām pašām metodēm, kuras viņi izstrādāja, lai raksturotu Jupitera reaktīvās plūsmas, lai risinātu tās ikoniskāko iezīmi - Jupitera lielo sarkano plankumu. Papildus tam, lai noteiktu, cik dziļi šī vētra stiepjas, viņi arī cer uzzināt, kāpēc šī vētra ir pastāvējusi tik daudzus gadsimtus un kāpēc tā pēdējos gados ir manāmi sarukusi.
Paredzams, ka Juno misija tiks pabeigta 2018. gada jūlijā. Aizliedzot visus paplašinājumus, zonde pēc 14. pārskata veikšanas veiks kontrolētu deorbītu Jupitera atmosfērā. Tomēr pat pēc misijas beigām zinātnieki analizēs savāktos datus. nākamajiem gadiem. Tas, ko tas atklāj par Saules sistēmas lielāko planētu, arī palīdzēs daudz labāk izprast Saules sistēmu.
