Al bijna 200 jaar kijken mensen naar de Great Red Spot (GRS) op Jupiter en vragen zich af wat erachter zit. Dankzij NASA's Juno-missie zijn we er steeds beter naar gaan kijken. Nieuwe afbeeldingen van JunoCam onthullen enkele van de diepere details in de langstlevende storm van ons zonnestelsel.
JunoCam is het zichtbare lichtinstrument aan boord van NASA's Juno-missie naar Jupiter. Het maakt geen deel uit van de primaire wetenschappelijke lading van het ruimtevaartuig Juno. Het was opgenomen in de missie om ons te engageren en te boeien, en het is niet teleurgesteld. Maar het blijkt dat de afbeeldingen met hoge resolutie van JunoCam een wetenschappelijk doel dienen.
Een nieuwe studie onder leiding van Agustín Sánchez-Lavega (Universiteit van Baskenland, Spanje) heeft de gedetailleerde afbeeldingen van JunoCam gebruikt om de morfologie van de wolken waaruit de GRS bestaat, nader te bekijken. Tot nu toe is het meeste van wat we weten over de GRS afkomstig van eerdere missies naar Jupiter. Eerst waren de Voyager-missies, vervolgens de Galileo-missie en natuurlijk de Hubble-ruimtetelescoop. De beeldresolutie van elke volgende missie is verbeterd, maar niets komt in de buurt van de resolutie van JunoCam.
Naarmate de beeldkwaliteit verbeterde van zo laag als 150 km / pixel tot zo fijn als 7 km / pixel, is ons begrip van de GRS ook verbeterd. Het artikel van Sanchez-Lavega richt zich op vijf bijzondere morfologische kenmerken van de storm: compacte wolkclusters, mesoschaalgolven, spiraalvormige wervelingen, de centrale turbulente kern en filamentstructuren.
- Compacte wolkenclusters lijken op altocumuluswolken in de atmosfeer van de aarde en suggereren mogelijk condensatie van ammoniak.
- Mesoschaalgolven zijn golfpakketten die stabiliteitsgebieden kunnen aangeven.
- Spiraalvormige wervelingen zijn draaikolken met een straal van ongeveer 500 km die duidden op intense horizontale windschering.
- De centrale turbulente kern van de GRS is ongeveer 5200 km lang, of ongeveer 40% van de diameter van de aarde.
- Grote donkere, dunne, golvende filamenten van 2000 tot 7000 km lang bewegen met zeer hoge snelheid rond de buitenkant van de vortex. Ze kunnen een andere samenstelling hebben dan andere kenmerken of ze kunnen een andere hoogte hebben.
De studie stelt vast dat hoewel de grootte van de GRS de afgelopen 140 jaar dramatisch is veranderd, de wind slechts bescheiden is veranderd sinds 1979, toen de Voyager-missies Jupiter bezochten. De auteurs suggereren dat een "diepgewortelde dynamische circulatie" deze windsnelheden in stand houdt. Verder suggereren ze dat de rijke morfologieën in de top van de GRS de dynamiek aan de wolkentoppen weerspiegelen.
Uit de studie:
Een vergelijking met afbeeldingen met een hoge resolutie uit eerdere missies suggereert een hoge temporele variabiliteit in de dynamiek van deze laag, sterk versterkt door de interactie van de GRS met verschijnselen dichtbij in de breedtegraad (Sánchez-Lavega et al. 1998, 2013). Hoewel de omvang van de GRS de afgelopen 140 jaar sterk is veranderd (Rogers 1995; Simon et al. 2018), vertoont het windveld in de GRS bescheiden veranderingen in de periode 1979–2017 (Figuur 6), wat een diepgewortelde implicatie betekent dynamische circulatie. De rijke GRS cloud-top morfologieën die in deze winden zijn ingebed, weerspiegelen de dynamiek aan de bovenkant van het systeem.
Wetenschappers werken nog steeds aan een dieper begrip van de atmosfeer van Jupiter en hoe de GRS wordt gevormd en onderhouden. Instrumenten op het Juno-ruimtevaartuig zullen hierbij helpen, net als de Hubble. Juno's microgolfradiometer (MWR) is ontworpen om de verborgen structuur onder de morfologisch verbluffende wolkentoppen van Jupiter te bestuderen. De MWR moet de joviaanse atmosfeer kunnen onderzoeken tot een diepte van 550 km. Het is al gebleken dat sommige atmosferische kenmerken die zichtbaar zijn aan het oppervlak, zich zelfs uitstrekken tot een diepte van minstens 300 km.
De auteurs van de studie vatten het het beste samen: “Onze kennis over de GRS-dynamiek zal verder toenemen, dankzij de lopende onderzoeken naar de verticale zwaartekrachtsignalen en de waarnemingen met het MWR-instrument aan boord van Juno, samen met een ondersteunende campagne van de HST, Telescopen op aarde en de geplande toekomstige James Webb-ruimtetelescoop (Norwood et al. 2016) van dit unieke en fascinerende fenomeen. ”
- Persbericht van de American Astronomical Society: JunoCam legt de dynamiek vast van de grote rode vlek van Jupiter
- Study: The Rich Dynamics of Jupiter's Great Red Spot van JunoCam: Juno Images
- NASA Juno Mission-pagina
- NASA Press Release: A Whole New Jupiter: First Science Results from NASA's Juno Mission
