Forskere publicerede flere artikler om Junos atmosfæriske opdagelser i dag i tidsskriftet Science og Journal of Geophysical Research: Planets. Yderligere papirer dukkede op i to nyere udgaver af Geophysical Research Letters.
"Disse nye observationer fra Juno åbner en skattekiste af ny information om Jupiters gådefulde observerbare træk," sagde Lori Glaze, direktør for NASA's planetariske videnskabsafdeling ved agenturets hovedkvarter i Washington. "Hvert papir kaster lys over forskellige aspekter af planetens atmosfæriske processer - et vidunderligt eksempel på, hvordan vores internationalt mangfoldige videnskabshold styrker forståelsen af vores solsystem."
Juno kom ind i Jupiters kredsløb i 2016. Under hver af rumfartøjets 37 gennemløb af planeten til dato har en specialiseret række instrumenter kigget ned under dets turbulente skydæk.
"Tidligere overraskede Juno os med antydninger af, at fænomener i Jupiters atmosfære gik dybere end forventet," sagde Scott Bolton, hovedforsker for Juno fra Southwest Research Institute i San Antonio og hovedforfatter af Journal Science-artiklen om dybden af Jupiters hvirvler. "Nu begynder vi at sætte alle disse individuelle stykker sammen og få vores første rigtige forståelse af, hvordan Jupiters smukke og voldsomme atmosfære fungerer - i 3D."
Junos mikrobølgeradiometer (MWR) giver missionsforskere mulighed for at kigge ned under Jupiters skytoppe og undersøge strukturen af dens talrige hvirvelstorme. Den mest berømte af disse storme er den ikoniske anticyklon kendt som den store røde plet. Bredere end Jorden har denne karmosinrøde hvirvel fascineret videnskabsmænd siden dens opdagelse for næsten to århundreder siden.
De nye resultater viser, at cyklonerne er varmere på toppen, med lavere atmosfæriske tætheder, mens de er koldere i bunden, med højere tætheder. Anticykloner, som roterer i den modsatte retning, er koldere i toppen, men varmere i bunden.
Resultaterne indikerer også, at disse storme er langt højere end forventet, hvor nogle strækker sig 60 miles (100 kilometer) under skytoppene og andre, inklusive Den Store Røde Plet, strækker sig over 200 miles (350 kilometer). Denne overraskende opdagelse viser, at hvirvlerne dækker områder ud over dem, hvor vand kondenserer og skyer dannes, under den dybde, hvor sollys opvarmer atmosfæren.
Højden og størrelsen af den store røde plet betyder, at koncentrationen af atmosfærisk masse i stormen potentielt kan spores af instrumenter, der studerer Jupiters tyngdefelt. To tætte Juno forbiflyvninger over Jupiters mest berømte sted gav mulighed for at søge efter stormens tyngdekraftssignatur og komplementere MWR-resultaterne på dens dybde.
Da Juno rejste lavt over Jupiters skydæk med omkring 130,000 mph (209,000 km/t), var Juno-forskere i stand til at måle hastighedsændringer så små 0.01 millimeter pr. sekund ved hjælp af en NASA's Deep Space Network-sporingsantenne fra en afstand på mere end 400 millioner miles (650). millioner kilometer). Dette gjorde det muligt for holdet at begrænse dybden af den store røde plet til omkring 300 miles (500 kilometer) under skytoppene.
"Den præcision, der kræves for at få den Store Røde Plets tyngdekraft under forbiflyvningen i juli 2019, er svimlende," sagde Marzia Parisi, en Juno-forsker fra NASA's Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien og hovedforfatter til en artikel i Journal Science om tyngdekraftoverflyvninger fra Stor rød plet. "At være i stand til at supplere MWR's fund om dybden giver os stor tillid til, at fremtidige gravitationseksperimenter ved Jupiter vil give lige så spændende resultater."
Bælter og zoner
Ud over cykloner og anticykloner er Jupiter kendt for sine karakteristiske bælter og zoner - hvide og rødlige bånd af skyer, der omslutter planeten. Stærke øst-vestlige vinde, der bevæger sig i modsatte retninger, adskiller båndene. Juno har tidligere opdaget, at disse vinde eller jetstrømme når dybder på omkring 2,000 miles (omtrent 3,200 kilometer). Forskere forsøger stadig at løse mysteriet om, hvordan jetstrømmene dannes. Data indsamlet af Junos MWR under flere passager afslører et muligt spor: At atmosfærens ammoniakgas bevæger sig op og ned i bemærkelsesværdig justering med de observerede jetstrømme.
"Ved at følge ammoniakken fandt vi cirkulationsceller på både den nordlige og sydlige halvkugle, der af natur ligner 'Ferrel-celler', som styrer meget af vores klima her på Jorden", siger Keren Duer, en kandidatstuderende fra Weizmann Institutet. of Science in Israel og hovedforfatter af Journal Science papiret om Ferrel-lignende celler på Jupiter. "Mens Jorden har én Ferrel-celle pr. halvkugle, har Jupiter otte - hver mindst 30 gange større."
Junos MWR-data viser også, at bælterne og zonerne gennemgår en overgang omkring 40 miles (65 kilometer) under Jupiters vandskyer. På lave dybder er Jupiters bælter lysere i mikrobølgelys end de tilstødende zoner. Men på dybere niveauer, under vandskyerne, er det modsatte sandt - hvilket afslører en lighed med vores oceaner.
"Vi kalder dette niveau 'Jovicline' i analogi med et overgangslag set i Jordens oceaner, kendt som termoklinen - hvor havvand går skarpt fra at være relativt varmt til relativt koldt," sagde Leigh Fletcher, en Juno-deltagende videnskabsmand fra universitetet. fra Leicester i Det Forenede Kongerige og hovedforfatter af papiret i Journal of Geophysical Research: Planeter, der fremhæver Junos mikrobølgeobservationer af Jupiters tempererede bælter og zoner.
Polar cykloner
Juno har tidligere opdaget polygonale arrangementer af gigantiske cyklonstorme ved begge Jupiters poler - otte arrangeret i et ottekantet mønster i nord og fem arrangeret i et femkantet mønster i syd. Nu, fem år senere, har missionsforskere, der bruger observationer fra rumfartøjets Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) fastslået, at disse atmosfæriske fænomener er ekstremt modstandsdygtige og forbliver på samme sted.
"Jupiters cykloner påvirker hinandens bevægelser og får dem til at oscillere omkring en ligevægtsposition," sagde Alessandro Mura, en Juno-medforsker ved National Institute for Astrophysics i Rom og hovedforfatter til et nyligt papir i Geophysical Research Letters om svingninger og stabilitet i Jupiters polarcykloner. "Opførselen af disse langsomme svingninger tyder på, at de har dybe rødder."
JIRAM-data indikerer også, at ligesom orkaner på Jorden ønsker disse cykloner at bevæge sig mod polen, men cykloner placeret i midten af hver pol skubber dem tilbage. Denne balance forklarer, hvor cyklonerne befinder sig, og de forskellige tal ved hver pol.
