Misja Juno NASA przekroczyła już wszelkie możliwe oczekiwania. Kiedy dotarła na Jowisza w lipcu ubiegłego roku, po pięcioletniej podróży, sonda stała się najdalszym obiektem zasilanym energią słoneczną od Ziemi, a także leciała szybciej niż jakikolwiek inny obiekt stworzony przez ludzi. Tor lotu sondy jest bliższy piorunującemu gazowemu gigantowi niż jakikolwiek inny statek, który był tam wcześniej. I to jest pierwszy statek kosmiczny, który minie tajemnicze bieguny Jowisza i wbrew większości przypuszczeń odkryje, że są one niebieskie i nie mają charakterystycznych dla planety pasów.
W sierpniu ubiegłego roku Juno przeleciała nad Jowiszem i zebrała dane, które naukowcy odszyfrowali od tamtej pory. Opublikowano dziś dwa artykuły na temat zórz polarnych, atmosfery, pól magnetycznych i grawitacyjnych Jowisza. Dynamika atmosfery Jowisza jest nie tylko mniejsza niż przypuszczano, że przypomina ziemską, ale jest znacznie bardziej złożona i zmienna. Aby w pełni zrozumieć Jowisza, jedna sonda może nie wystarczyć. Na szczęście Juno wykonuje dobrą robotę.
Warto zacząć od górnych warstw atmosfery i zórz polarnych Jowisza. Naukowcy już wiedzieli, że zorza polarna Jowisza sprawia, że nasze znane zorze polarne są przytłumione: są setki razy bardziej energetyczne i pokrywają większy obszar niż cała planeta Ziemia. Juno używa kilku instrumentów do badania cząstek energetycznych tych zórz polarnych i fizyki, która rządzi ich dynamiką. A jeśli dane z pierwszego podejścia pozwalają nam wyciągnąć pewne wnioski, zorze polarne Jowisza bardzo różnią się od tych na Ziemi.
„Naprawdę chcę zinterpretować to, co zobaczyłem na innej planecie opartej na Ziemi” - mówi Jack Connerney, astrofizyk z Centrum Lotów Kosmicznych. Goddard w NASA. „Do zeszłego tygodnia w naszych modelach zórz Jowisza elektrony szły w złym kierunku”.
Na Ziemi elektrony pola magnetycznego planety są wzbudzane przez wiatr słoneczny, a następnie wysyłane na bieguny, gdzie lecą na inne atomy i cząsteczki, emitując charakterystyczny blask. Na Jowiszu instrumenty Juno odkryły, że elektrony są w rzeczywistości wzbudzane, gdy opuszczają obszary polarne.
Poza tym wszystko wskazuje na to, że planetolodzy generalnie źle ocenili dynamikę atmosferyczną Jowisza.
„Naukowcy wierzyli, że słońce będzie głównym źródłem energii w atmosferze” - mówi Scott Bolton, główny badacz Juno i główny autor innej pracy. „Więc założyli, że kiedy znajdziemy się pod słońcem, cząsteczki będą proste i łatwe do zobaczenia”.
Okazało się jednak, że tak nie jest: cząsteczki atmosfery Jowisza są tak zróżnicowane i pokryte warstwą, jak słynny prążkowany wygląd planety. Szczególnie interesujący jest równikowy pas amoniaku, który rozciąga się setki kilometrów w dół do jądra planety - tak daleko, jak sięgał instrument Juno. Opierając się na najbardziej aktualnych modelach atmosfery Jowisza, wcale tak nie powinno być.
Film promocyjny:
Szczególnie aktywne były głębokie warstwy atmosfery Jowisza: pola magnetyczne i grawitacyjne, które sonda planuje zmapować.
„Gdyby Jowisz był tylko dużą i wirującą kulą gazu, w jego polu grawitacyjnym nie powinno być żadnych dziwnych harmonicznych” - mówi Connerney. Jednak grawitacja Jowisza nie jest jednolita, co może wskazywać na głęboką konwekcję - spadki w głąb Jowisza mogą prowadzić do fluktuacji grawitacji w taki sam sposób, jak zmiany ciśnienia atmosferycznego zmieniają pogodę na Ziemi. Pole magnetyczne Jowisza okazało się również bardziej zmienne geograficznie, niż oczekiwali naukowcy.
Zespół Juno nadal nie rozumie, dlaczego atmosfera Jowisza jest tak zdezorganizowana, chociaż Connerney ośmiela się sugerować, że wszystkie fluktuacje mogą być związane z głęboką konwekcją, wyrażoną w polu grawitacyjnym, co również prowadzi do nierównego pola magnetycznego. „Z perspektywy czasu zastanawiamy się, dlaczego myśleliśmy, że to będzie proste i nudne” - mówi Bolton.
Dokładne zrozumienie atmosfery Jowisza może pomóc naukowcom zrozumieć niektóre z najdziwniejszych cech Ziemi. Bolton porównuje równikowy amoniak Jowisza ze strefą tropikalną wokół równika Ziemi. „Koncepcja, którą mamy na Ziemi, jest taka, że passa ewoluuje, ponieważ powietrze ma ocean, od którego może się odbijać” - mówi Bolton. - Ale Jowisz nie, więc dlaczego wszystko tam wygląda tak samo? Być może nie rozumiemy czegoś fundamentalnego z atmosferą. Być może nasze przypuszczenia dotyczące Ziemi były błędne”.
Ten sam transfer informacji można zastosować do pola magnetycznego Ziemi, które jest trudne do zbadania, ponieważ jest generowane głęboko pod skorupą ziemską i jest częściowo zasłonięte przez przypadkowe złoża żelaza. Jowisz nie ma skorupy ani dodatkowych magnesów do zbierania danych. Po raz pierwszy mamy okazję spojrzeć na prawdziwe magnetyczne dynamo. Może powinniśmy byli zacząć od Jowisza.
Wszystkie te odkrycia podważają nasze rozumienie przestrzeni - i to nie tylko ze względu na wyniki. Zwykle naukowcy najpierw wysyłają sondę na planetę, a następnie orbiter wyposażony we wszystkie gadżety danych, które zbierze sonda. Nasze wyobrażenie o działaniu Jowisza i gigantycznych planet, które pojawiło się w ciągu ostatnich kilku dekad, było zbyt proste.
A to oznacza, że potrzebujemy więcej misji w stylu „Juno” - z większą liczbą orbit, co pozwoli nam stworzyć pełną mapę planety. Na szczęście ta sonda spełniła swoje zadanie. To dopiero początek.
ILYA KHEL