Sonda kosmiczna Juno pozwala naukowcom lepiej poznać Jowisza i jego księżyc Io

Należąca do NASA, sonda kosmiczna Juno, przesłała najnowsze dane z obserwacji Jowisza i jego księżyca Io. Dzięki nim astronomowie mogą lepiej poznać te niezwykłe obiekty Układu Słonecznego.

Jak tłumaczą naukowcy z NASA, sonda kosmiczna Juno zebrała nowe dane po zajrzeniu pod pokrytą chmurami atmosferę Jowisza i powierzchnię jego wulkanicznego księżyca, Io. Uzyskane informacje nie tylko pomogły opracować nowy model pozwalający lepiej zrozumieć szybko poruszający się strumień wiatru, który otacza pełen cyklonów północny biegun Jowisza, ale także po raz pierwszy badaczom udało się ujawnić podpowierzchniowy profil temperatury Io, co pomogło lepiej zrozumieć wewnętrzną strukturę księżyca i jego aktywność wulkaniczną.

„Wszystko na Jowiszu jest ekstremalne. Planeta jest domem dla gigantycznych cyklonów polarnych większych niż Australia, gwałtownych strumieni odrzutowych wiatru, najpotężniejszych zórz polarnych, najsurowszych pasów radiacyjnych i posiada księżyc, który jest najbardziej wulkanicznym ciałem w naszym Układzie Słonecznym. Ponieważ orbita Juno prowadzi nas do nowych regionów złożonego systemu Jowisza, możemy bliżej przyjrzeć się ogromowi energii tego gazowego olbrzyma” – mówi Scott Bolton z Southwest Research Institute.

Mikrofalowy radiometr (MWR) na pokładzie sondy Juno został zaprojektowany do badania tego co może znajdować się pod chmurami Jowisza, ale inżynierowie przekonwertowali również instrument do analizy Io. Połączyli dane z innymi, pozyskanymi za pomocą Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM), aby uzyskać głębszy wgląd w naturę księżyca.

„Astronomowie uwielbiają łączyć bardzo różne zestawy danych z bardzo różnych instrumentów i sprawdzać, czego można się dzięki temu nauczyć. Kiedy połączyliśmy dane MWR z obrazami w podczerwieni JIRAM, byliśmy zaskoczeni tym, co zobaczyliśmy: dowody na istnienie wciąż ciepłej magmy, która jeszcze nie zestaliła się pod schłodzoną skorupą Io. Strumienie stygnącej lawy znajdowały się na każdej szerokości i długości geograficznej” – twierdzi Shannon Brown z NASA.

Dane sugerują, że około 10 proc. powierzchni księżyca jest pokryte pozostałościami powoli stygnącej lawy tuż pod powierzchnią. Zdaniem badaczy, może pomóc to zrozumieć, w jaki sposób księżyc tak szybko odnawia swoją powierzchnię i jak ciepło przemieszcza się z jego głębokiego wnętrza do góry.

Dzięki danym z JIRAM, astronomowie odkryli również, że największa erupcja, która wyzwoliła najwięcej energii, jaką zaobserwowano w historii Io (po raz pierwszy zidentyfikowana przez kamerę podczerwieni podczas przelotu Juno 27 grudnia 2024 r.) wciąż wyrzucała lawę i popiół jeszcze 2 marca. Naukowcy zakładają, że pozostaje ona aktywna do dziś i spodziewają się dalszych obserwacji 6 maja, kiedy to zasilana energią słoneczną sonda kosmiczna Juno przeleci obok wulkanicznego księżyca w odległości około 89 tysięcy kilometrów.

Na swojej 53. orbicie (18 lutego 2023 r.) Juno rozpoczęła eksperymenty okultacji radiowej (widome przejście pobliskiego ciała niebieskiego przed innym ciałem niebieskim) w celu zbadania struktury temperaturowej atmosfery gazowego giganta. Dzięki tej technice sygnał radiowy był przesyłany z Ziemi do sondy i z powrotem, przechodząc przez atmosferę gazowego olbrzyma na obu etapach podróży. Ponieważ warstwy atmosferyczne planety uginają fale radiowe, astronomowie mogli precyzyjnie zmierzyć efekty tego załamania, aby uzyskać szczegółowe informacje na temat temperatury i gęstości atmosfery.

Do tej pory sonda kosmiczna Juno wykonała 26 okultacji radiowych. Zdaniem badaczy wśród najciekawszych odkryć było wskazanie pierwszego w historii pomiaru temperatury północnej polarnej czapy stratosferycznej Jowisza, który ujawnił, że region ten jest o około 11 stopni Celsjusza chłodniejszy niż jego otoczenie i jest otoczony wiatrami przekraczającymi 161 kilometrów na godzinę.

Dane jakie przesłała sonda kosmiczna Juno pozwoliły naukowcom również dowiedzieć się więcej o cyklonach nawiedzających północną część Jowisza. Lata obserwacji kamery światła widzialnego JunoCam i JIRAM pozwoliły astronomom zbadać długoterminowy ruch masywnego północnego cyklonu polarnego Jowisza i ośmiu mniejszych, które go otaczają. W przeciwieństwie do huraganów na Ziemi, które zwykle występują samotnie i na niższych szerokościach geograficznych, te na gazowym olbrzymie są ograniczone do regionu polarnego.

Śledząc ruchy cyklonów na wielu orbitach, naukowcy zaobserwowali, że każda burza stopniowo dryfuje w kierunku bieguna w procesie zwanym „dryfem beta” (interakcja między siłą Coriolisa a kołowym wzorem wiatru cyklonu). Jest to podobne do migracji huraganów na naszej planecie, ale ziemskie cyklony rozpadają się przed dotarciem do bieguna z powodu braku ciepłego, wilgotnego powietrza potrzebnego do ich napędzania oraz osłabienia siły Coriolisa w pobliżu biegunów. Cyklony na Jowiszu skupiają się razem, gdy zbliżają się do bieguna, a ich ruch zwalnia, gdy zaczynają wchodzić w interakcje z sąsiednimi cyklonami.

„Te konkurujące ze sobą siły powodują, że cyklony odbijają się od siebie w sposób przypominający sprężyny w układzie mechanicznym. Ta interakcja nie tylko stabilizuje całą konfigurację, ale także powoduje, że cyklony oscylują wokół swoich centralnych pozycji, gdy powoli dryfują na zachód, zgodnie z ruchem wskazówek zegara, wokół bieguna” tłumaczy Yohai Kaspi z Weizmann Institute of Science.

Zdaniem astronomów nowy model atmosferyczny pomaga wyjaśnić ruch cyklonów nie tylko na Jowiszu, ale potencjalnie także na innych planetach, w tym na Ziemi.

Emil Gołoś