Het magnetische veld van Jupiter is sinds de jaren zeventig veranderd en natuurkundigen hebben het bewezen.
Dat is niet bepaald een verrassing. Het magnetische veld van de aarde, het enige planetaire veld waarvoor we goede voortdurende metingen hebben, verandert voortdurend. Maar de nieuwe informatie is belangrijk, omdat deze kleine veranderingen verborgen details onthullen van de interne 'dynamo' van een planeet, het systeem dat zijn magnetische veld produceert.
In een paper dat op 20 mei in het tijdschrift Nature Astronomy werd gepubliceerd, keek een team van onderzoekers naar magnetische veldgegevens van vier eerdere missies naar Jupiter (Pioneer 10, die in 1973 Jupiter bereikte; Pioneer 11, die in 1974 Jupiter bereikte; Voyager 1, die bereikte Jupiter in 1979 en Ulysses, die in 1992 Jupiter bereikte).
Ze vergeleken die gegevens met een kaart van het magnetische veld van de planeet, geproduceerd door het ruimtevaartuig Juno, dat de meest recente en meest grondige sonde van de gigantische planeet uitvoerde. In 2016 draaide Juno heel dicht bij Jupiter, ging van pool naar pool en verzamelde gedetailleerde gravitatie- en magnetische veldgegevens. Dat stelde onderzoekers in staat om een grondig model van het magnetische veld van de planeet te ontwikkelen en enkele gedetailleerde theorieën over hoe het wordt geproduceerd.
De onderzoekers achter dit artikel toonden aan dat de gegevens van die vier oudere sondes, hoewel ze beperkter waren (ze zijn allemaal maar één keer door de planeet gezwaaid), niet helemaal overeenkwamen met het 2016-model van het magnetische veld van Jupiter.
"Iets zo klein vinden als deze veranderingen in iets dat zo immens is als het magnetische veld van Jupiter was een uitdaging", zei Kimee Moore, een Juno-wetenschapper aan Harvard en hoofdauteur van de krant, in een verklaring. "Het hebben van een basislijn van close-up observaties van meer dan vier decennia lang leverde ons net genoeg gegevens op om te bevestigen dat het magnetische veld van Jupiter inderdaad in de loop van de tijd verandert."
Eén uitdaging: de onderzoekers waren alleen geïnteresseerd in veranderingen in het interne magnetische veld van Jupiter, maar de planeet heeft ook magnetisme dat afkomstig is uit de bovenste atmosfeer. Geladen deeltjes van vulkaanuitbarstingen op Io, Jupiter's meest vluchtige maan, komen terecht in de Joviaanse magnetosfeer en ionosfeer (een gebied met geladen deeltjes in de buitenste regionen van de atmosfeer van Jupiter) en kunnen ook het magnetische veld veranderen. Maar de onderzoekers ontwikkelden methoden om die effecten van hun gegevensverzameling af te trekken, waardoor ze gegevens kregen die bijna volledig waren gebaseerd op de interne dynamo van de planeet.
Dus de vraag was, wat veroorzaakte de veranderingen? Wat gebeurt er in de dynamo van Jupiter?
De onderzoekers keken naar verschillende oorzaken van veranderingen in het magnetische veld. Hun gegevens kwamen het meest overeen met de voorspellingen van een model waarin winden in het binnenste van de planeet het magnetische veld veranderen.
"Deze winden strekken zich uit van het aardoppervlak tot meer dan 3.000 kilometer diep, waar het binnenste van de planeet verandert van gas in sterk geleidend vloeibaar metaal", aldus de verklaring.
In werkelijkheid kunnen onderzoekers dat niet diep in Jupiter zien, dus de dieptemetingen zijn echt de beste schattingen, met verschillende onzekerheden, schreven de onderzoekers in het artikel. Toch hebben wetenschappers robuuste theorieën om uit te leggen hoe de wind zich gedraagt.
'Ze zouden de magnetische velden afschuiven, ze uitrekken en rond de planeet dragen', aldus de verklaring.
De meeste van die door de wind aangedreven veranderingen lijken geconcentreerd te zijn in Jupiter's Great Blue Spot, een gebied met intense magnetische energie nabij de evenaar van Jupiter. (Dit is niet hetzelfde als de Grote Rode Vlek.) De noordelijke en zuidelijke delen van de blauwe vlek verschuiven naar het oosten op Jupiter, en het centrale derde verschuift naar het westen, waardoor het magnetische veld van de planeet verandert.
'Het is ongelooflijk dat één smalle magnetische hotspot, de Great Blue Spot, verantwoordelijk zou kunnen zijn voor bijna alle seculiere variatie van Jupiter, maar de cijfers bevestigen het', zei Moore in de verklaring. "Met dit nieuwe begrip van magnetische velden zullen we tijdens toekomstige wetenschapspassen beginnen met het maken van een planeetbrede kaart van de variatie van Jupiter. Het kan ook toepassingen hebben voor wetenschappers die het magnetische veld van de aarde bestuderen, dat nog veel mysteries bevat om op te lossen."
