Jupiter is een enorme planeet, maar de magnetosfeer is verbluffend enorm. Het strekt zich uit tot gemiddeld bijna 5 miljoen kilometer (3 miljoen mijl), 150 keer breder dan Jupiter zelf en bijna 15 keer breder dan de zon, waardoor het een van de grootste structuren in het zonnestelsel is.
"Als je naar de nachtelijke hemel zou kijken en als we de omtrek van de magnetosfeer van Jupiter zouden kunnen zien, zou het ongeveer zo groot zijn als de maan aan onze hemel", zei Jack Connerney, adjunct-hoofdonderzoeker en hoofd van de Juno-missie-magnetometer. team. "Het is een zeer grote functie in ons zonnestelsel en het is jammer dat we het niet kunnen zien."
Maar het Juno-ruimtevaartuig staat op het punt ons begrip van de magnetosfeer van Jupiter te veranderen en wetenschappers in staat te stellen voor het eerst het magnetische veld van Jupiter te "zien".
En vandaag kondigde NASA aan dat Juno het magnetische veld van Jupiter is binnengegaan. Luister naar de onderstaande video terwijl het ruimtevaartuig gegevens verzamelde toen het de boegschok passeerde:
Een magnetosfeer is het gebied van de ruimte rond een planeet dat wordt bestuurd door het magnetische veld van de planeet. Hoe sterker het magnetische veld, hoe groter de magnetosfeer. Het magnetische veld van Jupiter is naar schatting ongeveer 20.000 keer sterker dan dat van de aarde.
Magnetische velden worden geproduceerd door zogenaamde dynamo's - een elektrische stroom die wordt gecreëerd door de convectiebeweging van het binnenste van een planeet. Het magnetische veld van de aarde wordt gegenereerd door de circulerende kern van gesmolten ijzer en nikkel. Maar wat creëert de dynamo van Jupiter? Lijkt het op de aarde of kan het heel anders zijn? Jupiter bestaat voornamelijk uit waterstof en helium en het is momenteel niet bekend of er een rotsachtige kern in het midden van de planeet is.
"Met Jupiter weten we niet welk materiaal het magnetische veld van de planeet produceert", zegt Jared Espley, programmawetenschapper van Juno bij het NASA-hoofdkwartier. "Welk materiaal is aanwezig en hoe diep het ligt, is een van de vragen die Juno heeft ontworpen om antwoord."
Juno heeft een paar magnetometers om in feite in de planeet te kijken. Met de magnetometers kunnen wetenschappers het magnetische veld van Jupiter met hoge nauwkeurigheid in kaart brengen en variaties in het veld in de loop van de tijd observeren. De instrumenten kunnen laten zien hoe het magnetische veld wordt gegenereerd door dynamo-actie diep in het binnenste van de planeet, en geeft zo de eerste blik op hoe het magnetische veld eruit ziet vanaf het oppervlak van de dynamo waar het wordt gegenereerd.
'De beste manier om aan een magnetometer te denken, is als een kompas', zei Connerney. 'Kompassen registreren de richting van een magnetisch veld. Maar magnetometers breiden die mogelijkheid uit en registreren zowel de richting als de omvang van het magnetische veld. '
Maar Jupiter biedt veel problemen voor zover het aardig is voor instrumenten. Gevangen in de magnetosfeer zijn geladen deeltjes van de zon die intense stralingsgordels rond de planeet vormen. Deze riemen zijn vergelijkbaar met de Van Allen-riemen van de aarde, maar zijn vele miljoenen keren sterker.
Om het ruimtevaartuig en de instrumentelektronica te helpen beschermen, heeft Juno een stralingskluis ter grootte van een kofferbak van titanium die de stralingsblootstelling beperkt tot Juno's commando- en gegevensverwerkingsdoos (de hersenen van het ruimtevaartuig), de stroom- en gegevensdistributie-eenheid (het hart ervan) ) en ongeveer 20 andere elektronische assemblages. Maar de instrumenten zelf moeten buiten de kluis zijn om hun waarnemingen te kunnen doen.
De magnetometersensoren bevinden zich op een giek die aan een van de zonnepanelen is bevestigd, waardoor ze ongeveer 12 meter van het lichaam van het ruimtevaartuig zijn verwijderd. Dit helpt ervoor te zorgen dat de rest van het ruimtevaartuig de magnetometer niet hindert.
Maar er zijn andere manieren om de hoeveelheid blootstelling aan straling te helpen beperken, althans in het eerste deel van de missie.
Wetenschappers hebben een pad ontworpen dat Juno om de polen van Jupiter leidt, zodat het ruimtevaartuig zo min mogelijk tijd doorbrengt in die blaarende stralingsgordels rond de evenaar van Jupiter. Ingenieurs gebruikten ook ontwerpen voor elektronica die al was goedgekeurd voor de straling van Mars, die harder is dan die van de aarde, maar niet zo hard als die van Jupiter.
Die elliptische baan - tussen stralingsgordel en de planeet - plaatst het ruimtevaartuig ook heel dicht bij Jupiter, ongeveer 5.000 km boven de wolkentoppen, waardoor deze verbazingwekkende planeet van dichtbij kan worden bekeken.
"Dit is onze eerste kans om het magnetische veld van een andere planeet zeer nauwkeurig en zeer nauwkeurig in kaart te brengen," zei Connerney. "We zullen de hele driedimensionale ruimte rond Jupiter kunnen verkennen en Jupiter in een dicht netwerk van magnetische veldwaarnemingen kunnen wikkelen die de bol volledig bedekken."
Door de magnetosfeer van Jupiter te bestuderen, zullen wetenschappers een beter begrip krijgen van hoe het magnetische veld van Jupiter wordt gegenereerd. Ze hopen ook te meten hoe snel Jupiter draait, om te bepalen of de planeet een solide kern heeft en om meer te leren over de vorming van Jupiter.
"Het is altijd ongelooflijk om de eerste persoon ter wereld te zijn die iets ziet", zei Connerney, "en we zijn de eersten die als eerste op de dynamo neerkijken en deze voor het eerst duidelijk zien."
Verder lezen: Juno-missiepagina, NASA-artikel over Juno's magnetometer.
