Jupiter: amilyennek még sohasem láttuk
(Rovat: Távoli világok kutatói, Amerika és az űrcsillagászat - 2017.07.10 07:15.)

A Juno kamerái meghökkentő képeket közvetítenek, de az óriásbolygó mágneses tere is tartogatott meglepetéseket.

A 2011. augusztus 5-én indított Juno éppen egy éve, 2016. július 4-én állt Jupiter körüli pályára. Augusztus 27-én repült el először a felhőtakaró közelében, mintegy 4200 km távolságban. Az első közelrepülés eredményeit feldolgozó tudományos cikkek a közelmúltban jelentek meg a Geophysical Research Letters folyóiratban. A kutatók már az első eredmények láttán kénytelenek újragondolni mindazt, amit a Jupiterről tudtak.

Egy kép a Juno JIRAM infravörös kamerájának felvételsorozatából a Jupiter forgásáról. (Kép: NASA / J.E.P. Connerney et al. / Science)

Elképesztő felvételeket készített a Juno képalkotó rendszere, a JunoCam. Eszerint a bolygó pólusain Föld nagyságú örvények kavarognak, a légkörben eddig ismeretlen struktúrák tűnnek fel. A két pólus látványa azonban különböző, azt viszont egyelőre nem tudni, mennyire stabilak a megfigyelt képződmények.

Örvénylő fehér folt a Juno február 2-án készült felvételén. (Kép: NASA / MSSS / JPL / SwRI / Bjorn Jonsson)

Közelkép a terminátor vidékéről, 2017. március 27-én. (Kép: NASA / MSSS / Caltech / SwRI / Roman Tkachenko)

Meglepő eredményeket szolgáltatott a Juno mikrohullámú sugárzásmérője (MWR, Microwave Radiometer) is. A Jupiter felhőtakarója termikus mikrohullámú sugárzását mérő műszer hat különböző hullámhosszon dolgozik, aminek köszönhetően az ammóniafelhők tetejétől a légkör mélyebb rétegeiig (néhány száz kilométer mélységig) behatol. Az MWR adatai alapján rejtélyesnek tűnnek a Jupiter jellegzetes övei és zónái, mert úgy tűnik, mintha az egyenlítő közelében fekvő öv nagyon mélyről eredne, míg a magasabb szélességeken látható sávok más struktúrákká fejlődnének. Az egyenlítőt ammóniát tartalmazó öv veszi körül, amely vastagabb, mint amilyen mélyre a műszer behatol a légkörbe. Az ammónia mennyisége változó, de a mélyebb rétegek felé haladva egyre nő, viszont nem mutat összefüggést a felhőzet tetején megfigyelhető sávos szerkezettel. Korábban úgy gondolták a kutatók, hogy 100 km-nél mélyebben, vagyis azokban a rétegekben, ahová már nem hatol le a Nap sugárzása, a légkör egyhangú és unalmas, most kiderült, hogy ez a legkevésbé sem igaz, pedig az MWR valóban csak a legfelső réteget „kapirgálta meg”.

A Juno mikrohullámú sugárzásmérője a felhőtakaró teteje alatti réteget mintegy 350 km mélységig tudja felderíteni. (Kép: NASA / JPL-Caltech / SwRI)

Azt már a Juno küldetése előtt is tudtuk, hogy a Jupiteré az összes bolygó közül a legerősebb mágneses tér (sőt a napfoltok kivételével ez az egész Naprendszer legerősebb mágneses tere). Minthogy a Juno minden korábbi szondánál jobban megközelíti a bolygót, a mágneses teret az eddiginél pontosabban tudják felderíteni. A Juno magnetométerének (MAG) mérései szerint a mágneses tér még a modellek alapján vártnál is erősebb, és szabálytalanabb szerkezetű. A mérések szerint a mágneses tér erőssége jócskán meghaladja a várt 7,766 gausst, vagyis körülbelül 10-szer erősebb a legerősebb földi mágneses térnél.

A Jupiter mágneses tere, a fekete vonal az űrszonda elhaladásának vetülete. (A Föld mágneses terének erőssége a felszínen helytől függően néhány tized gauss.) (Kép: NASA / MSSS / SwRI / Caltech)

A mágneses tér egyenetlen, helyenként erősebb, másutt gyengébb, pontosabban, ahol erősebb térre számítottak, ott a vártnál is erősebb, ahol gyengébb térre számítottak, ott viszont a vártnál is gyengébb. Ez a csomós struktúra arra enged következtetni, hogy a teret létrehozó dinamóhatás a felszínhez közelebb működik, a fémes hidrogénből álló réteg fölött. A további közelrepülések során a tér szerkezete és a jupiteri dinamó működése pontosabban leírható lesz. A mágneses tér és a napszél kölcsönhatásának eredményeképpen a tér a Nappal ellentétes irányban csóvaszerűen elnyúlik, és – hasonlóan ahhoz, ahogyan a Föld esetében – kialakul a magnetoszférának nevezett „mágneses buborék”. A Jupiter esetében viszont a magnetoszféra olyan hatalmas kiterjedésű, hogy ha látni lehetne, akkor a Földről nézve telihold nagyságú lenne az égen.

A Juno ibolyántúli spektrográfjával készített kép a déli pólus körüli sarki fényről. (Kép: NASA / JPL-Caltech / SwRI)

A Juno műszerei a Jupiter sarkvidéki magnetoszféráját és sarki fényeit is vizsgálják. A mérések itt is arra utalnak, hogy a jelenség mechanizmusa jelentősen eltér a hasonló földi jelenség működésétől. A Juno elektrondetektora a déli pólus fölött elrepülve felfelé, vagyis a Jupiterből kifelé mozgó elektronokat mutatott ki, vagyis úgy tűnik, a sarki fényt létrehozó elektronok éppen ellentétesen mozognak, mint a Föld esetében (és mint ahogy arra a kutatók számítottak). A Jupiter elhagyó elektronok a hidrogénmolekulákkal ütköznek, amelyeket ibolyántúli sugárzás kibocsátására gerjesztenek.

A Jupiter déli pólusa 52 ezer km távolságból, a Juno felvételén. Az ovális alakzatok 1000 km átmérőt elérő ciklonok. A mozaikkép nem egy időpontra vonatkozik, a Juno három különböző keringése alatt készült felvételekből állították össze. Ezért nem látszik a bolygó sötét, éjszakai fele. (Kép: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Betsy Asher Hall / Gervasio Robles)

A Juno kamerája a pólusok fölött elrepülve hevesen kavargó forgószelek tucatjait örökítette meg, egyesek akkorák, mint a Föld. A felvételeken látható kékes árnyalatot valóságosnak tartják a képeket kiértékelő kutatók. A látvány mindenképp meghökkentő, különösen a Jupiter „oldalról”, azaz az egyenlítője síkjából mutatott képéhez viszonyítva. Beváltotta tehát a hozzá fűzött reményeket a JunoCam, amely eredetileg nem szerepelt a Juno műszerei között, csak utólag adták hozzá, hogy a nagyközönséget bámulatba ejtő, a NASA népszerűségét növelő felvételeket készítsen. Úgy tűnik, sikerült. A felvételek feldolgozásába, kiértékelésébe egyébként amatőrcsillagászok is bekapcsolódnak.

A JunoCam 2017. május 19-i, 12 858 km távolságból készített felvételén kis, fényes felhőfoltok látszanak a Jupiter déli trópusi zónájában. (Kép: NASA / SwRI / MSSS / Gerald Eichstadt / Sean Doran)

A Juno 53 nap periódusú, poláris pályán kering a Jupiter körül, érkezése óta már hatszor megkerülte a bolygót. Pályája elnyúlt, így az 53 nap nagyobb részét a bolygótól távol tölti, maximálisan mintegy nyolcmillió kilométerre eltávolodva tőle. Jupiter-közelben azonban 5000 km-nél közelebb került a felhőtakaró tetejéhez, így két óra alatt elszáguld az északi pólustól a déliig, miközben nyolc műszere és a nagyközönséget látványos felvételekkel kiszolgáló JunoCam kamera gyűjti az adatokat. (Ez a pálya hasonló ahhoz, amilyenen küldetése mostani, legutolsó szakaszában a Cassini kering a Szaturnusz körül, ami lehetőséget ad az eredmények összehasonlítására, így a gázóriások működésének alaposabb megismerésére.) Egyetlen Jupiter-közelség idején hat megabájt adatot gyűjtenek, amelynek letöltése mintegy másfél napot vesz igénybe. A Juno legközelebb július 11-én halad el a Jupiter közelében, pályára állása óta hetedszer. Ekkor éppen a Nagy vörös folt fölött repül el, amire az eddigi hat keringés során még nem került sor, reménykedhetünk tehát az eddigieknél is látványosabb felvételekben.

A Juno küldetése 2018. februárig tart, ami összesen 11 keringést tesz lehetővé, de a küldetés kiterjeszthető. A NASA februárban lemondott arról a pályamódosításról, amellyel kéthetes keringési idejű pályára állították volna a szondát, amelyen 32 Jupiter-közelség lett volna.