Er zijn turbulente, onverwachte stromingen die door de atmosfeer van Jupiter knetteren en schitterende aurora's produceren.
Juno, de NASA-sonde die sinds 2016 om de gasreus draait, passeert 53,5 dagen over de poolgebieden van Jupiter en verzamelt gegevens over de magnetische krachten die ultraheldere aurora's boven de enorme planeet produceren. In een nieuw artikel, gepubliceerd op 8 juli in het tijdschrift Nature Astronomy, ontdekten onderzoekers die met de gegevens van Juno werkten dat de elektrische stromen die door de magnetosfeer van Jupiter gaan - het gebied van de atmosfeer dat het rijkst is aan magnetische veldlijnen - niet werken zoals verwacht. De sonde vond minder gelijkstroom - stroom die constant in één richting stroomt - dan natuurkundigen voorspelden. Het was slechts ongeveer 50 miljoen ampère, een ongelooflijk krachtige stroom, maar niet zo hoog als theoretische modellen van de magnetosfeer van Jupiter zouden suggereren.
Die bevinding suggereert dat "wisselstroom" - stroom die heen en weer flikkert - een veel grotere rol speelt bij het produceren van Jupiter's aurora's dan iemand zich realiseerde, schreven de onderzoekers. Net als op aarde zijn aurora's op Jupiter een product van wervelende stromen in magnetische velden die interageren met hoogenergetische deeltjes van de zon.
"Deze waarnemingen, in combinatie met andere metingen van het ruimtevaartuig van Juno, laten zien dat wisselstromen een veel grotere rol spelen bij het genereren van de aurora van Jupiter dan het gelijkstroomsysteem", zei Joachim Saur, een auteur van de paper, in een verklaring.
Op aarde denken we typisch aan wissel- en gelijkstroom (AC en DC) in termen van elektronica. Beroemd was dat de uitvinders Thomas Edison en Nikola Tesla eind 19e eeuw het oneens waren over welke methode zou moeten worden gebruikt om stroom te leveren aan elektrische apparaten. Gelijkstroom converteert niet zo gemakkelijk tussen verschillende spanningen, volgens het Amerikaanse Department of Energy (DOE), dus Tesla wilde de gemakkelijker converteerbare AC in de standaard veranderen. Edison, die zijn DC-afhankelijke patenten bewaakte, weerstond de verandering en verspreidde verkeerde informatie dat AC volgens de DOE gevaarlijker was.
Tesla won uiteindelijk en AC werd de standaard voor Amerikaanse energiecentrales. Volgens de DOE is de gelijkstroom echter weer in de gunst gekomen naarmate er meer apparaten op batterijen op de markt komen. Je lampen werken waarschijnlijk op netstroom, maar de kans is groot dat het apparaat waarop je dit leest, afhankelijk is van gelijkstroom. (Daarom heeft uw laptop een AC-adapter nodig.)
In de ruimte rond Jupiter wordt het aandeel van AC tot DC niet bepaald door ruziënde premoderne uitvinders, maar door het gedrag van ionen in de atmosfeer van de planeet. Jupiter heeft om verschillende redenen krachtige stromen dan de aarde, waaronder de enorme omvang, de hoge rotatiesnelheid en de overmaat aan geladen deeltjes (ionen) die uit vulkanen op de maan Io worden gepompt.
Dat zo'n groot deel van die stromen wisselstroom is, lijkt het gevolg te zijn van turbulentie in de magnetische velden van de planeet, schreven de onderzoekers. Turbulentie verwijst in deze zin naar de ongeordende manier waarop de vorm en richting van de magnetische velden fluctueert. En die turbulentie veroorzaakt verschillende effecten op elk van de twee polen van Jupiter.
In de tijd dat Juno om Jupiter cirkelde, heeft de noordpool van de planeet ongeveer de helft van de stroom van de zuidpool meegemaakt, schreven de onderzoekers. Dat lijkt het gevolg te zijn van de veel complexere opstelling van magnetische veldlijnen in het noorden, die de stroming onderbreekt. In het zuiden, schreven ze, zijn de magnetische veldlijnen 'vloeiender'.
De effecten van die verschillen zijn zichtbaar in de aurora's van de twee polen, merkten ze op. In het noorden zijn de aurora's meer verspreid, met een structuur van 'filamenten en fakkels'. In het zuiden hebben de aurora's de neiging meer gestructureerd te zijn, met een "heldere boog" die zich uitstrekt vanaf het hoofdovaal waar aurora's voorkomen.
Dit onderzoek naar de krachtige magnetische velden van Jupiter, schreven de onderzoekers, zou hun begrip van het zwakkere magnetische veld van de aarde kunnen informeren - de belangrijkste bescherming van de mensheid tegen harde zonnedeeltjes. Sommige onderzoekers vermoedden al dat turbulentie een aanzienlijk deel van de stromen rond onze planeet veroorzaakte. Dit werk lijkt dat idee geloofwaardig te maken.
