Forskare publicerade flera artiklar om Junos atmosfäriska upptäckter idag i tidskriften Science och Journal of Geophysical Research: Planets. Ytterligare artiklar dök upp i två nya nummer av Geophysical Research Letters.
"Dessa nya observationer från Juno öppnar upp en skattkista med ny information om Jupiters gåtfulla observerbara egenskaper", säger Lori Glaze, chef för NASA:s planetariska vetenskapsavdelning vid byråns högkvarter i Washington. "Varje tidning kastar ljus över olika aspekter av planetens atmosfäriska processer - ett underbart exempel på hur våra internationellt mångsidiga vetenskapsteam stärker förståelsen av vårt solsystem."
Juno gick in i Jupiters omloppsbana 2016. Under var och en av rymdfarkostens 37 passeringar av planeten hittills har en specialiserad svit av instrument tittat under dess turbulenta molndäck.
"Tidigare överraskade Juno oss med antydningar om att fenomen i Jupiters atmosfär gick djupare än väntat", säger Scott Bolton, chefsutredare för Juno från Southwest Research Institute i San Antonio och huvudförfattare till Journal Science-artikeln om djupet av Jupiters virvlar. "Nu börjar vi sätta ihop alla dessa enskilda delar och få vår första riktiga förståelse för hur Jupiters vackra och våldsamma atmosfär fungerar - i 3D."
Junos mikrovågsradiometer (MWR) låter missionsforskare titta under Jupiters molntoppar och undersöka strukturen för dess många virvelstormar. Den mest kända av dessa stormar är den ikoniska anticyklonen känd som den stora röda fläcken. Denna karmosinröda virvel är bredare än jorden och har fascinerat forskare sedan upptäckten för nästan två århundraden sedan.
De nya resultaten visar att cyklonerna är varmare på toppen, med lägre atmosfäriska densiteter, medan de är kallare på botten, med högre densiteter. Anticykloner, som roterar i motsatt riktning, är kallare upptill men varmare i botten.
Fynden indikerar också att dessa stormar är mycket högre än väntat, med vissa sträcker sig 60 miles (100 kilometer) under molntopparna och andra, inklusive den stora röda fläcken, sträcker sig över 200 miles (350 kilometer). Denna överraskande upptäckt visar att virvlarna täcker områden bortom de där vatten kondenserar och moln bildas, under djupet där solljus värmer atmosfären.
Höjden och storleken på den stora röda fläcken betyder att koncentrationen av atmosfärisk massa i stormen potentiellt kan detekteras av instrument som studerar Jupiters gravitationsfält. Två nära Juno-förbiflygningar över Jupiters mest kända plats gav möjligheten att söka efter stormens gravitationssignatur och komplettera MWR-resultaten på dess djup.
Med Juno som färdades lågt över Jupiters molndäck i cirka 130,000 209,000 mph (0.01 400 km/h) kunde Juno-forskare mäta hastighetsförändringar så små 650 millimeter per sekund med hjälp av en NASA:s Deep Space Network-spårningsantenn, från ett avstånd av mer än 300 miljoner miles (500). miljoner kilometer). Detta gjorde det möjligt för teamet att begränsa djupet av den stora röda fläcken till cirka XNUMX miles (XNUMX kilometer) under molntopparna.
"Precisionen som krävs för att få den stora röda fläckens gravitation under förbiflygningen i juli 2019 är häpnadsväckande," sa Marzia Parisi, en Juno-forskare från NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien och huvudförfattare till en artikel i Journal Science om gravitationsöverflygningar från Stor röd fläck. "Att kunna komplettera MWR:s fynd om djupet ger oss stor tilltro till att framtida gravitationsexperiment vid Jupiter kommer att ge lika spännande resultat."
Bälten och zoner
Förutom cykloner och anticykloner är Jupiter känd för sina distinkta bälten och zoner – vita och rödaktiga molnband som sveper sig runt planeten. Starka öst-västliga vindar som rör sig i motsatta riktningar skiljer banden åt. Juno upptäckte tidigare att dessa vindar, eller jetströmmar, når djup på cirka 2,000 3,200 miles (ungefär XNUMX XNUMX kilometer). Forskare försöker fortfarande lösa mysteriet om hur jetströmmarna bildas. Data som samlats in av Junos MWR under flera passager avslöjar en möjlig ledtråd: att atmosfärens ammoniakgas färdas upp och ner i anmärkningsvärd linje med de observerade jetströmmarna.
"Genom att följa ammoniaken hittade vi cirkulationsceller på både norra och södra halvklotet som till sin natur liknar "ferrelceller", som kontrollerar mycket av vårt klimat här på jorden", säger Keren Duer, doktorand från Weizmann Institutet. of Science in Israel och huvudförfattare till Journal Science-artikeln om Ferrel-liknande celler på Jupiter. "Medan jorden har en Ferrel-cell per halvklot, har Jupiter åtta - var och en minst 30 gånger större."
Junos MWR-data visar också att bältena och zonerna genomgår en övergång runt 40 miles (65 kilometer) under Jupiters vattenmoln. På grunda djup är Jupiters bälten ljusare i mikrovågsljus än de närliggande zonerna. Men på djupare nivåer, under vattenmolnen, är det tvärtom – vilket avslöjar en likhet med våra hav.
"Vi kallar denna nivå "Jovicline" i analogi med ett övergångsskikt som ses i jordens hav, känt som termoklinen - där havsvatten övergår kraftigt från att vara relativt varmt till relativt kallt, säger Leigh Fletcher, en Juno-deltagande forskare från universitetet från Leicester i Storbritannien och huvudförfattare till artikeln i Journal of Geophysical Research: Planets highlighting Junos mikrovågsobservationer av Jupiters tempererade bälten och zoner.
Polarcykloner
Juno upptäckte tidigare polygonala arrangemang av gigantiska cyklonstormar vid båda Jupiters poler – åtta arrangerade i ett åttakantigt mönster i norr och fem arrangerade i ett femkantigt mönster i söder. Nu, fem år senare, har missionsforskare som använder observationer av rymdfarkostens Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) bestämt att dessa atmosfäriska fenomen är extremt motståndskraftiga och förblir på samma plats.
"Jupiters cykloner påverkar varandras rörelser och får dem att svänga runt en jämviktsposition", säger Alessandro Mura, en Juno-medforskare vid National Institute for Astrophysics i Rom och huvudförfattare till en ny artikel i Geophysical Research Letters om oscillationer och stabilitet i Jupiters polarcykloner. "Beteendet hos dessa långsamma svängningar tyder på att de har djupa rötter."
JIRAM-data indikerar också att, precis som orkaner på jorden, vill dessa cykloner röra sig mot polen, men cykloner som ligger i mitten av varje pol trycker tillbaka dem. Denna balans förklarar var cyklonerna finns och de olika numren vid varje pol.
