Jupiters store røde plet er let et af de mest ikoniske billeder i vores solsystem, ved siden af Saturns ringe. Den Store Røde Plet og skybåndene, der omgiver den, kan let ses med et baggårdsteleskop. Men meget af det, der foregår bag kulisserne på Jupiter, er forblevet skjult.
Når Juno rumfartøjet ankommer til Jupiter om cirka en måned fra nu, vil vi få nogle spektakulære billeder fra kameraerne ombord på det fartøj. For at vække vores appetit indtil da har astronomer, der bruger Karl G. Jansky Very Large Array i New Mexico, lavet et detaljeret radiokort over gasgiganten. Ved at bruge 'scope til at kigge 100 km forbi skytoppene, har holdet bragt et stort set uudforsket område af Jupiters atmosfære i øjnene.
Holdet af forskere fra UC Berkeley brugt de opdaterede funktioner i VLA til at udføre dette arbejde. VLA fik sin følsomhed forbedret med en faktor ti. 'Disse Jupiter-kort viser virkelig styrken af opgraderingerne til VLA,' sagde Bryan Butler, et medlem af teamet og stabsastronom ved National Radio Astronomy Observatory i Socorro, New Mexico.
I videoen nedenfor veksler to overlejrede kort frem og tilbage. Den ene er optisk og den anden er et radiobillede. Sammen viser de to noget af den atmosfæriske aktivitet, der finder sted under skytoppene.
Holdet målte Jupiters radioemissioner i bølgelængder, der passerer gennem skyer. Det gav dem mulighed for at se 100 km (60 miles) dybt ind i atmosfæren. Dette gjorde det muligt for dem ikke kun at bestemme mængden og dybden af ammoniak i atmosfæren, men også at lære noget om, hvordan Jupiter 's interne varmekilde driver global cirkulation og skydannelse.
'Vi skabte i det væsentlige et tredimensionelt billede af ammoniakgas i Jupiters atmosfære, som afslører opadgående og nedadgående bevægelser i den turbulente atmosfære,' sagde hovedforfatter Imke de Pater, professor i astronomi ved UC Berkeley.
Disse resultater vil også hjælpe med at kaste lys over, hvordan andre gasgiganter opfører sig. Ikke kun for Saturn, Uranus og Neptun, men for alle de gasgigantiske exoplaneter, der er blevet opdaget. de Pater sagde, at kortet har en slående lighed med billeder i synligt lys taget af amatørastronomer og Hubble-rumteleskopet.
To billeder af den store røde plet. Den nederste er et Hubble-optisk billede, der viser stedet og de velkendte hvirvlende skymønstre. Det øverste billede er et radiokort over samme region, der viser ammoniakbevægelsen op til 90 km under skyerne. Kredit: Radiobillede af Michael H. Wong, Imke de Pater (UC Berkeley), Robert J. Sault (Univ. Melbourne). (Optisk billede af NASA, ESA, A.A. Simon (GSFC), M.H. Wong (UC Berkeley) og G.S. Orton (JPL-Caltech))
På radiokortet ses ammoniakrige gasser, der stiger op og danner sig i de øvre skylag. Skyerne kan let ses fra jordbundne teleskoper. Ammoniakfattig luft er også vist synke ned i planetens atmosfære. Hotspots, som fremstår lyse i radio- og termiske billeder af Jupiter, er områder med mindre ammoniak, der omkranser planeten nord for ækvator. Mellem disse hotspots leverer rige opstrømme ammoniak fra dybere nede i atmosfæren.
'Med radio kan vi kigge gennem skyerne og se, at disse hotspots er sammenflettet med ammoniakfaner, der stiger op fra dybt inde i planeten, og sporer de lodrette bølger af et ækvatorialt bølgesystem,' sagde UC Berkeley-forskningsastronom Michael Wong. Meget fint.
'Vi ser nu høje ammoniakniveauer som dem, der er påvist af Galileo fra over 100 kilometers dyb, hvor trykket er omkring otte gange Jordens atmosfæriske tryk, helt op til skyens kondenseringsniveauer,” sagde de Pater.
Juno-rumfartøjet er ikke det første, der besøger Jupiter. Galileo tog dertil i midten af 90'erne, og Voyager 1 tog et flot billede af skyerne på sin mission. Billede: NASA
Dette er fascinerende ting, og ikke kun fordi det er visuelt fantastisk. Hvad dette hold gør med den forbedrede VLA passer fint sammen med, hvad Juno vil gøre, når det bliver sat op i sin bane omkring Jupiter. Et af Junos mål er at bruge mikrobølger til at måle vandindholdet i atmosfæren, på samme måde som VLA blev brugt til at måle ammoniak.
Faktisk vil holdet pege VLA mod Jupiter igen, samtidig med at Juno opdager vand. 'Kort som vores kan hjælpe med at sætte deres data ind i det større billede af, hvad der sker i Jupiters atmosfære,' sagde de Pater.
Holdet var i stand til at modellere atmosfæren ved at observere den over hele frekvensområdet mellem 4 og 18 gigahertz (1,7 – 7 centimeter bølgelængde), hvilket satte dem i stand til omhyggeligt at modellere atmosfæren, ifølge David DeBoer, en forskningsastronom med UC Berkeley's Radio Astronomi laboratorium.
'Vi ser nu en fin struktur i båndet på 12 til 18 gigahertz, meget ligesom vi ser i det synlige, især nær den store røde plet, hvor vi ser en masse små krøllede træk,' sagde Wong. 'De sporer virkelig komplekse op- og nedadgående bevægelser der.'
De detaljerede observationer, som holdet opnåede, hjælper også med at løse en uoverensstemmelse i ammoniakmålinger i Jupiters atmosfære. I 1995 målte Galileo-sonden ammoniak til 4,5 gange større end Solen, da den styrtede gennem atmosfæren. VLA-målinger før 2004 viste meget mindre ammoniak end det.
Studiets medforfatter Robert Sault, fra University of Melbourne i Australien, forklarede, hvordan denne seneste billedbehandling løste dette mysterium. ''Jupiters rotation hver 10. time slører normalt radiokort, fordi disse kort tager mange timer at observere. Men vi har udviklet en teknik til at forhindre dette og på den måde undgå at blande ammoniakstrømmene opadgående og nedadgående sammen, hvilket havde ført til den tidligere undervurdering.'
Samlet set er det spændende tider for at studere Jupiter. Juno-missionen lover at være lige så fuld af overraskelser, som New Horizons var (håber vi).
Universe Today har dækket Juno-missionen, herunder en interview med den primære efterforsker, Scott Bolton.
Holdets papir er offentliggjort i tidsskriftet Science, her .
