Stoljećima su astronomi promatrali Jupiterove vrtložne površine i bili zadivljeni i mistificirani njegovom pojavom. Misterija se produbila tek kad je 1995 Galileo svemirska letjelica dosegla Jupiter i počela dubinski proučavati njegovu atmosferu. Od tog vremena astronomi su zagonetali njegovim obojenim pojasevima i pitali se jesu li to samo površinski fenomeni ili nešto što ide dublje.
Zahvaljujući Junona svemirske letjelice, koja orbitira Jupiterom od srpnja 2016., znanstvenici su sada puno bliže odgovoru na to pitanje. Prošli tjedan objavljene su tri nove studije na temelju Junona podaci koji su iznijeli nova otkrića o Jupiterovom magnetskom polju, njegovoj unutarnjoj rotaciji i dubokom produžetku pojaseva. Sva ova otkrića preispituju što znanstvenici misle o Jupiterovoj atmosferi i njenim unutarnjim slojevima.
Studije su bile naslovljene "Mjerenje Jupiterovog asimetričnog gravitacijskog polja", "Jupiterovi atmosferski mlazni tokovi šire se tisućama kilometara dubine" i "Suzbijanje diferencijalne rotacije u Jupiterovoj dubokoj unutrašnjosti", a sve su objavljene u Priroda 7. ožujka 2018. Studije je vodio prof. Luciano Iess sa Sveučilišta u Sapienzi u Rimu, drugi prof. Yohai Kaspi i dr. Eli Galanti s Instituta za Weizmann, a treći profesor Tristan Guillot sa Observatoire de la Azurna obala.
Istraživačke napore vodili su Professo Kaspi i dr. Galanti, koji su osim što su glavni autori druge studije bili koautori na druge dvije. Par se već pripremao za ovu analizu Junona lansiran 2011. godine, a za to vrijeme gradili su matematičke alate za analizu podataka gravitacijskog polja i bolje razumijevanje Jupiterove atmosfere i njene dinamike.
Sve tri studije temeljile su se na podacima koje je prikupio Junona dok je prolazio s jednog Jupiterovog pola na drugi svakih 53 dana - manevar poznat kao "perijove". Sa svakim prolaskom sonda je koristila svoj napredni skup instrumenata kako bi zavirila ispod površinskih slojeva atmosfere. Pored toga, izmjereni su radio valovi koje je sonda mjerila da bi se kretalo gravitacijsko polje planeta sa svakom orbitrom.
Kao što astronomi već neko vrijeme razumiju, Jupiterovi mlazovi teku u zavojima od istoka ka zapadu i zapada prema istoku. U tom procesu oni narušavaju ravnomjernu raspodjelu mase na planeti. Mjereći promjene u gravitacijskom polju planeta (a time i ta neravnoteža mase), analitički alati dr. Kaspija i dr. Galantija mogli su izračunati koliko se oluje prostiru ispod površine i kakva je njena unutarnja dinamika.
Povrh svega, tim je očekivao da će pronaći anomalije zbog načina na koji planet odstupa od savršene sfere - a to je zbog toga što ga brza rotacija lagano steže. Međutim, tražili su i dodatne anomalije koje bi se mogle objasniti zbog prisutnosti snažnih vjetrova u atmosferi.
U prvoj studiji dr. Iess i njegovi kolege koristili su precizno doplersko praćenje Junona svemirske letjelice za mjerenje Jupiterove gravitacijske harmonike - jednolike i neobične. Ono što su utvrdili je da Jupiterovo magnetsko polje ima asimetriju sjever-jug, što ukazuje na unutarnje tokove u atmosferi.
Analiza ove asimetrije praćena je u drugom istraživanju, u kojem su dr. Kaspi, dr. Galanti i njihovi kolege koristili varijacije gravitacijskog polja planeta kako bi izračunali dubinu Jupiterovih mlaznih tokova istok-zapad. Mjereći kako ovi mlazovi uzrokuju neravnotežu u Jupiterovom gravitacijskom polju, pa čak i narušavaju masu planeta, zaključili su da se protežu do dubine od 3000 km (1864 milja).
Iz svega navedenog, profesor Guillot i njegovi kolege proveli su treću studiju u kojoj su koristili prethodna otkrića o gravitacijskom polju planeta i mlaznih tokova planeta te usporedili rezultate s predviđanjima modela unutrašnjosti. Na osnovu toga utvrdili su da se unutrašnjost planeta okreće gotovo poput krutog tijela i da se diferencijalna rotacija smanjuje sve dolje.
Osim toga, otkrili su da se zone atmosferskog toka prostire na između 2.000 km (1243 mi) i 3.500 km (2175 milja) duboko, što je u skladu s ograničenjima dobivenim od neobičnih gravitacijskih harmonika. Ova dubina također odgovara točki u kojoj bi električna vodljivost postala dovoljno velika da bi magnetsko povlačenje potisnulo diferencijalnu rotaciju.
Na temelju njihovih otkrića, tim je također izračunao da atmosfera Jupitera čini 1% njegove ukupne mase. Za usporedbu, Zemljina je atmosfera manja od milijunta njegove ukupne mase. Ipak, kako je dr. Kaspi objasnio u priopćenju za tisak Instituta Weizzmann, ovo je bilo prilično iznenađujuće:
"To je puno više nego što je itko mislio i više nego što je poznato s drugih planeta Sunčevog sustava. To je u osnovi masa jednaka tri Zemlje koja se kreće brzinom od nekoliko desetaka metara u sekundi. "
Sve u svemu, ove studije su bacile novo svjetlo na Jupiterovu atmosfersku dinamiku i unutarnju strukturu. Trenutačno ostaje nerazjašnjeno pitanje onoga što se nalazi u Jupiterovoj jezgri. Ali istraživači se nadaju da će analizirati daljnja mjerenja napravljena od strane Junona da vidimo ima li Jupiter čvrstu jezgru i (ako jeste) kako bi odredio njegovu masu. To će zauzvrat pomoći astronomima da nauče puno o povijesti i formiranju Sunčevog sustava.
Pored toga, Kaspi i Galanti žele koristiti neke iste metode koje su razvili kako bi opisali Jupiterove mlazne tokove kako bi se uhvatili u koštac s njegovom najznačajnijom značajkom - Jupiterovom Crvenom mrljom. Osim što će odrediti koliko se duboko prostire ova oluja, nadaju se da će naučiti i zašto ova oluja traje toliko stoljeća i zašto se primjetno smanjuje posljednjih godina.
Očekuje se da će se misija Juno završiti u srpnju 2018. Ako zabrani bilo koje produženje, sonda će provoditi kontrolirani deorbit u Jupiterovu atmosferu nakon provođenja perijove 14. Međutim, čak i nakon završetka misije, znanstvenici će analizirati podatke koje je prikupila. godinama koje dolaze. Ono što otkriva o najvećem planetu Sunčevog sustava također će ići dug put prema informiranju o razumijevanju Sunčevog sustava.
