Аппарат НАСА «Юнона» запечатлел этот вид Юпитера во время 54-го пролета миссии над планетой-гигантом 7 сентября. Изображение было сделано на основе необработанных данных с инструмента JunoCam, которые были обработаны для улучшения деталей в облаках и их цветах. Авторы и права: Данные изображения: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/SwRI/MSSS. Обработка изображения Тани Олексуик CC BY NC SA 3.0.
Данные гравитации, собранные миссией НАСА «Юнона», показывают, что атмосферные ветры Юпитера проникают в планету по цилиндрической форме, параллельно ее оси вращения. Статья о результатах была недавно опубликована в журнале Nature Astronomy.
Жестокая природа бурлящей атмосферы Юпитера уже давно является источником восхищения астрономов и ученых-планетологов, и Юнона всегда была в центре внимания происходящего с тех пор, как вышла на орбиту в 2016 году. научных инструментов заглянул под турбулентную облачную палубу Юпитера, чтобы раскрыть, как работает газовый гигант изнутри.
Один из способов, с помощью которого миссия «Юнона» узнает о недрах планеты, — это радионаука. Используя антенны сети дальнего космоса НАСА, ученые отслеживают радиосигнал космического корабля, когда «Юнона» пролетает мимо Юпитера на скорости около 130 000 миль в час (209 000 км/ч), измеряя крошечные изменения его скорости — всего 0,01 миллиметра в секунду. Эти изменения вызваны изменениями гравитационного поля планеты, и, измеряя их, миссия сможет, по сути, заглянуть в атмосферу Юпитера.
Такие измерения привели к многочисленным открытиям, включая существование разреженного ядра глубоко внутри Юпитера и глубину зон и поясов планеты, которые простираются от вершин облаков вниз примерно на 1860 миль (3000 километров).
Делаем математику
Чтобы определить местоположение и цилиндрическую природу ветров, авторы исследования применили математический метод, который моделирует гравитационные изменения и возвышения поверхности скалистых планет, таких как Земля. На Юпитере эту технику можно использовать для точного картографирования ветров на глубине. Используя высокоточные данные «Юноны», авторы смогли добиться четырехкратного увеличения разрешения по сравнению с предыдущими моделями, созданными на основе данных новаторских исследователей Юпитера НАСА «Вояджер» и «Галилео».
На этой иллюстрации показаны данные о том, что атмосферные ветры Юпитера проникают в планету по цилиндрической форме и параллельно ее оси вращения. Самый доминирующий реактивный самолет, зарегистрированный зондом НАСА «Юнона», показан на вырезе: он находится на 21 градусе северной широты на уровне облаков, но на 1800 миль (3000 километров) ниже этого уровня он находится на 13 градусе северной широты. Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/SSI/SWRI/MSSS/ASI/INAF/JIRAM/Бьёрн Йонссон CC BY 3.0
«Мы применили метод ограничения, разработанный для разреженных наборов данных о планетах земной группы, для обработки данных Юноны», — сказал Райан Парк, ученый Юноны и руководитель гравитационного исследования миссии из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. «Это первый раз, когда подобная техника была применена к внешней планете».
Измерения гравитационного поля соответствовали модели двухлетней давности, которая определила, что мощные зональные потоки Юпитера с востока на запад простираются от белых и красных зон и поясов на уровне облаков внутрь. Но измерения также показали, что вместо того, чтобы распространяться во всех направлениях, как излучающая сфера, зональные потоки идут внутрь, цилиндрически и ориентированы вдоль направления оси вращения Юпитера. Вопрос о том, как структурированы глубокие атмосферные ветры Юпитера, обсуждается с 1970-х годов, и теперь миссия «Юнона» разрешила этот спор.
«Все 40 коэффициентов гравитации, измеренных «Юноной», совпали с нашими предыдущими расчетами того, каким мы ожидаем видеть гравитационное поле, если ветры проникают внутрь по цилиндрам», — сказал Йохай Каспи из Научного института Вейцмана в Израиле, ведущий автор исследования и соавтор «Юноны». -следователь. «Когда мы поняли, что все 40 чисел точно соответствуют нашим расчетам, это было похоже на выигрыш в лотерею».
Наряду с улучшением нынешнего понимания внутренней структуры и происхождения Юпитера, новое приложение гравитационной модели может быть использовано для более глубокого понимания атмосфер других планет.
Юнона в настоящее время находится в расширенной миссии. Помимо пролетов Юпитера, космический корабль на солнечной энергии завершил серию пролетов ледяных спутников планеты Ганимеда и Европы и находится в процессе нескольких близких пролетов над Ио. Пролет Ио 30 декабря будет самым близким на сегодняшний день: он пройдет на расстоянии около 930 миль (1500 километров) от его покрытой вулканами поверхности.
«По мере продвижения «Юноны» мы достигаем научных результатов, которые действительно определяют новый Юпитер и, вероятно, будут актуальны для всех планет-гигантов, как в нашей Солнечной системе, так и за ее пределами», — сказал Скотт Болтон, главный исследователь миссии «Юнона» в Космическом центре. Юго-западный научно-исследовательский институт в Сан-Антонио. «Разрешение вновь определенного гравитационного поля удивительно похоже на точность, которую мы оценили 20 лет назад. Приятно видеть такое согласие между нашим предсказанием и нашими результатами».
