Juno – a NASA küldetése a Jupiterhez

A Jupiter felfedezése pályáról, hogy felfedje rejtett igazságait.





A Flamsteed House at the Royal Observatory alapvető felújítás miatt 2022. március 31-ig zárva tart, és egyes galériák nem lesznek elérhetőek. A történelmi Obszervatórium többi része nyitva marad, és a látogatók 50% kedvezményt kapnak a belépőből ebben az időszakban. A Planetáriumi bemutatók is a megszokott módon zajlanak majd.



Elhelyezkedés Királyi Obszervatórium

2020. június 25



A Juno a NASA által kifejlesztett űrszonda, amely jelenleg a Jupiter körül kering. Most, 4 éve a küldetése, mit tárt fel a Juno szonda Naprendszerünk legnagyobb bolygójáról?



Miért hívják Junónak?

A római mitológiában Jupiter az istenek királya volt, a Juno szondát pedig Juno római istennőről nevezték el - Jupiter feleségéről és az istenek királynőjéről. Jupiter kissé kacér karakter volt, és sok hölgy barátja volt, akiknek Juno nem tetszett. Hogy elrejtse huncutságát, Jupiter felhőfátylat húzott maga köré, de Juno képes volt felemelni a felhőket és felfedni valódi természetét.



A találó elnevezésű Juno szonda küldetése, hogy felfedje a Jupiter néhány titkát – nevezetesen, hogyan keletkezett és fejlődött, ami viszont jobban megértheti a Naprendszer kezdeteit.



Juno és Jupiter

Melyek a Juno küldetés fő céljai?

  1. Annak megállapítására, hogy mennyi víz van a Jupiter légkörében (valami, ami megmondja, hogy a jelenlegi bolygókeletkezési elméletek közül melyik a helyes, vagy rávilágít arra, hogy újakra van szükségünk).
  2. Mélyen betekinteni a Jupiter légkörébe, hogy jobban megértsük, miből áll (összetétele), a hőmérsékletét és a felhő mozgását többek között.
  3. Feltérképezni a szörnyetegbolygó körüli gravitációs és mágneses mezőt, ami sejtetni fogja, milyen a Jupiter mélyszerkezete.
  4. A Jupiter magnetoszférájának (a bolygót körülvevő régiónak, amelyben a töltött részecskékre hat a mágneses tere) feltárása, különösen a pólusai közelében. Ez új betekintést nyújt majd abba, hogy a Jupiter gigantikus mágneses tere miként hat a légkörére és az aurórák létrejöttére.

Alternatív küldetési célok

Bár ez egy robotos küldetés volt, a Juno űrszondának volt néhány utasa. A fedélzeten három miniatűr Lego figura volt: Jupiter, Juno és Galileo Galilei olasz csillagász – a Jupiter körüli négy legnagyobb hold felfedezője. Alumíniumból (egy nem mágneses fém, amely nem zavarja a fedélzeti berendezéseket) készült ezeket a 4 cm-es figurákat egy alternatív küldetés szem előtt tartásával – hogy inspirálja a fiatalokat a STEM (tudomány, technológia, Mérnöki és matematikai szakon), és arra ösztönözzük őket, hogy képzeljék el és álmodjanak meg arról, hogy mi magunk is eljuthatunk a bolygók királyához, amely bravúr jelenleg lehetetlennek tűnik, de egy napon valósággá válhat.



Juno Lego figurák



Indulás, utazás és megérkezés a Jupiterhez

A Juno szondát a Cape Canaveral légierő állomásáról indították 2011. augusztus 5-én, de maga a küldetés még 2005-ben kezdődött, amikor a NASA jóváhagyta, miután több éven át erősen vágyott egy Jupiter szondára. A Jupiter átlagos távolsága körülbelül 800 millió km, de a Juno szonda nagyjából 2,8 milliárd km-t tett meg, mire alig 5 év alatt ért oda, a Földről érkező gravitációs rásegítést (sebességnövelést) használó pálya miatt. A 2013. októberi gravitációs rásegítés után, amely több mint 14 000 km/h-val növelte a sebességet, a szonda a Jupiter felé vette az irányt. A Jupiter megközelítési gravitációja felgyorsította, körülbelül 210 000 km/h sebességgel érkezett meg, így az űrszonda behelyezési égéseken esett át (hajtóművek kirúgása), hogy lelassítsa, és végül 2016. július 5-én a Jupiter pályájára állt.

A Juno szonda erősen elliptikus poláris pályával rendelkezik, ami azt jelenti, hogy pályája nem tökéletesen körkörös a Jupiter körül, és képes tisztán látni a Jupiter pólusait (amire korábban nem volt példa). Az 53 napos keringési pálya közel hozza, mielőtt messze visszakerül a Jupiterből, és bár a szonda célja volt, hogy egy rövidebb, 14 napos pályára zuhanjon, a műszeres problémák, amelyek veszélyeztethetik az ehhez szükséges motorégést, azt eredményezték, hogy A tudósok úgy döntöttek, hogy a Junót eredeti 53 napos pályáján tartják, amely lassan halad észak felé, ahogyan azt szándékozták. Tehát minden egyes orbitális elrepüléssel egyre többet láthatunk a Jupiter északi féltekéből, egyre jobban tisztán.



A Juno pályája a Jupiter felé tart. (Köszönetnyilvánítás: NASA/JPL/SwRI)

A Juno űrszonda hajtása

Csak egy másik űrszonda keringett a Jupiter körül – a Galileo űrszonda, amely 1995 és 2003 között működött (és magában foglalta a Galileo belépőszondát is, amely 1995-ben merült le a Jupiter légkörébe). A Galileo űrszonda ugyanúgy nukleáris meghajtású volt, mint az akkoriban a külső Naprendszerbe küldött összes űreszköz. A Naptól eddig nehéz lenne napenergiával energiát előállítani, de a korlátozott nukleáris üzemanyagforrás korlátozza annak élettartamát.



A Juno más – ez az első olyan űrszonda, amelyet a külső Naprendszerbe küldtek, és amely napelemsorok segítségével állítja elő az energiáját. A Juno a bolygószondákon valaha használt 3 legnagyobb napelemsor szárnyával büszkélkedhet, és nem csak az űrszonda működéséhez szükséges energia előállításához szükségesek, hanem segítenek stabilizálni is. A napelemsorok mindegyike 9 méter hosszú (körülbelül egy busz hossza), és együtt közel 20 000 napelemet tartalmaznak, amelyek 14 kW teljesítményre képesek, ha a Föld távolságára helyezik el a Napot – ez körülbelül 100 asztali számítógép táplálására elegendő! De a Jupiter ötször távolabb van a Naptól a Földhöz képest, és a fény, amelyet a napelemtáblák kapnának, amikor a naprendszerben ilyen messze van, 25-ször kevesebb lenne. De a szonda nagyon hatékonyan van megtervezve, és mindössze 500 W-os teljesítménnyel még mindig képes a munkájához.

9 m hosszú napelemsor



Mit fedezett fel Juno a Jupiter kutatása alatt?

A küldetés 1. célja: Annak megállapítása, hogy mennyi víz van a Jupiter légkörében (valami, ami megmondja, hogy a jelenlegi bolygókeletkezési elméletek közül melyik a helyes, vagy kiemeli, hogy újakra van szükségünk).

2020 februárjában a Nature Astronomy folyóiratban megjelent tudományos cikkben jelentették be a Jupiter légkörében lévő víz mennyiségének első eredményeit (a Juno küldetés adatai alapján). Azt sugallja, hogy a Jupiter egyenlítőjénél a légkörben lévő molekulák körülbelül 0,25%-át víz teszi ki. A Galileo szonda 1995-ös adatai azt sugallták, hogy a Jupiter sokkal szárazabb, mint a Nap (kevésbé volt bőséges oxigénben és hidrogénben – a vizet alkotó elemekben), de ezek a Juno eredményei azt mutatják, hogy a Jupiterben majdnem háromszor annyi víz van, mint a a Nap teszi.



Ez fontos annak kidolgozásához, hogyan alakulhatott ki a Jupiter. Naprendszerünkben először a Nap keletkezett, és az őt körülvevő gáz- és porkorongból bolygók kezdtek kialakulni. Sok tudós azt állítja, hogy a Jupiter volt az első bolygó, amely a korongból felszaporodó és összegyűjtött anyagot képezett – ez tartalmazza a legtöbb gáz és por, amelyek nem vettek részt a Nap kialakulásában. Két vezető elmélet létezik a Jupiter létrejöttével kapcsolatban: az egyik az, hogy a Jupiter nagyjából ott alakult ki, ahol most van, a másik pedig azt sugallja, hogy távolabb, a Naprendszerben alakult ki, és azóta bevándorolt ​​jelenlegi helyére.

Ha a Jupiter a jelenlegi helyén keletkezett volna a napködben lévő anyagok felhalmozódásából, akkor csak néhány elem lett volna szilárd fázisban, de más nehezebb elemek, például az oxigén és a nitrogén továbbra is illékonyak lettek volna – könnyen elpárologtak volna és így szétszóródtak volna. . De ha a Jupiter kint, a Naprendszer hidegebb mélységeiben alakulna ki, ezek a nehezebb illékony elemek megfagyhatnának, és ezért felhalmozódnának és egyesülnének.

Mivel a víz oxigént tartalmaz, és az oxigén bősége összefügg a bolygó kialakulásának helyével, ezek az eredmények segíthetnek a vita rendezésében.

A naprendszer kialakulása

A tudósok azonban megjegyezték, hogy a Jupiter egyenlítői régiói meglehetősen egyediek – ez az egyetlen olyan terület, ahol úgy tűnik, hogy minden jól keveredik. Ha onnan északra vagy délre költözik, az nem ugyanaz a helyzet. Tehát ezeket az eredményeket össze kell hasonlítani azzal, hogy mennyi víz van más régiókban. A légkör nem tűnik jól kevertnek, és a víz mennyisége bolygónként változhat. Talán ez az oka annak, hogy a Galileo szonda adatai nem ugyanezt sugallták – a szonda véletlenül egy különösen száraz pontra esett a Jupiteren.

aki az első nőstény volt

A küldetés 2. célja: Bepillantást nyerni a Jupiter légkörébe, hogy jobban megértsük, miből áll (összetétel), a hőmérsékletét és a felhő mozgását többek között.

A Jupiter egy hatalmas bolygó – sok anyagot tartalmaz, és minél nagyobb a tömege, annál erősebb a gravitáció. A Junónak van egy olyan műszere, amely képes mérni a Jupiter körüli gravitációs mezőt, amely jelzi a tömegét, és a méretének mérésével kombinálva becslést adhat a tudósoknak a Jupiter sűrűségére (milyen szorosan össze van csomagolva ezen a bolygón az anyag). Sűrűségének ismeretében képet kaphatunk összetételéről – miből kell készülnie (többnyire könnyebb vagy nehéz elemek).

Tömegét tekintve a Jupiter légkörének körülbelül 75%-a hidrogénből és 24%-a héliumból áll, a fennmaradó százalék pedig egyéb elemekből áll. Nyomokban van benne metán, vízgőz, ammónia és szilícium alapú vegyületek, valamint szén, etán, hidrogén-szulfid, neon, oxigén, foszfin és kén. Belsejében mélyebben sűrűbb anyagokat tartalmaz, így összetétele kissé megváltozik.

A Jupitert váltakozó gázsávok jelzik, amelyeket öveknek és zónáknak neveznek – amit Galilei csillagász több mint 400 évvel ezelőtt megfigyelt. A sávok a Jupiter fúvókái mentén található felhők – hihetetlenül erős szél fúj az egész bolygó körül, körülbelül 360 km/h sebességgel. A sötét színű övekben a szelek egy irányba, a világosabb zónákban ellentétes irányúak. Csakúgy, mint a Földön, a felhők magassága/magassága változó. A Jupiteren a felhők teteje magasabban van egy övben, mint egy zónában. Az egyik kulcskérdés, amelyre a tudósok keresik a választ, hogy ezek a színes sávok és egyéb jellemzők milyen mélyen hatolnak be a Jupiter légkörébe.

A Jupiter övei és zónái a Nagy Vörös Folttal együtt

A Jupiter övei és zónái a Nagy Vörös Folttal együtt. (Köszönetnyilvánítás: NASA/JPL/Arizonai Egyetem)

Szilárd test esetén a körülötte lévő gravitációs tér szimmetrikus, de egy olyan testben, amelynek belső dinamikája van, azaz folyadékból vagy gázból áll, így változik, és nem rögzül, a gravitációs térnek lehetnek aszimmetriái, és ez a differenciális forgásnak tulajdonítható (hogy egyes részek gyorsabban forog, mint más részei), és szintén mély légköri áramlások eredménye. Juno azt találta, hogy a Jupiter körüli gravitációs mező pólusonként változik. Minél mélyebbek a fúvókák, annál nagyobb tömeget kell tartalmazniuk, ami erősebb jelhez vezet a gravitációs mezőben. Így a gravitációs mező tanulmányozásával a tudósok meg tudták állapítani, hogy ezek a sugárfolyamok milyen mélyen hatolnak be a látható felhők alá. A Juno adatai azt mutatták, hogy a Jupiternek ez az időjárási rétege a vártnál sokkal mélyebbre fut, és a vártnál nagyobb tömegű – eléri a 3000 km-es mélységet. A Jupiter légköri szelei mélyen behatolnak a légkörbe, és sokkal tovább tartanak, mint a Földön megfigyelt hasonló légköri folyamatok.

A Juno Microwave Radiometer (MWR) képes a légkör hőmérsékletének mérésére különböző mélységekben, mivel a víz és az ammónia jól elnyeli bizonyos hullámhosszú mikrohullámú sugárzást. Ez az a folyamat, amellyel mikrohullámú sütőink működnek – az ételünkben lévő vízmolekulák elnyelik a mikrohullámokból származó energiát, ami gyorsan felmelegíti az ételt. A hőmérsékletmérés tehát jelzi a Jupiter légkörének mélyén lévő víz és ammónia mennyiségét. Az MWR adatok azt mutatják, hogy az Egyenlítőhöz közeli öv egészen lefelé hatol (az ammóniafelhők tetejétől egészen a légkör mélyéig), míg a más szélességi körökön lévő övek és zónák más struktúrákká fejlődnek. A Galileo szonda 120 kilométeres mélységből küldött vissza adatokat, mielőtt leállította volna az átvitelt – ezeken a mélységeken a földi légköri nyomás nagyjából 22-szeresét tapasztalta. A Juno érzékelői azonban képesek mérni a hőmérsékletet és így a víztartalmat olyan mélységekben, ahol a nyomás 50-szer nagyobb, mint a Galileo szondánál tapasztalt.

A Juno sarki pályája látványos kilátást nyújt a pólusaira, a JunoCam (az eredetileg kisegítő eszköznek szánt kameraműszer) pedig valóban lenyűgöző képeket készített a Föld méretű kavargó viharokról, amelyek sűrűn csoportosulnak a Jupiter északi és déli pólusán. Az északi sarkon nyolc vihar vesz körül egyetlen sarki ciklont, délen pedig öt másikat egy központi vihar köré rendeződve észleltek korán. De egy újabb elrepülés során Juno felfedezett egy másikat, amely délen sarjadt ki. Ezek a viharok továbbra is rejtélyek maradnak a tudósok számára abból a szempontból, hogy hogyan alakultak ki, miért maradnak a viharok stabil konfigurációban, és úgy tűnik, hogy nem szakítják meg egymást, miközben egymás mellett súrlódnak, és miért nem ugyanúgy néznek ki mindkét póluson. A küldetés hátralévő részében Juno továbbra is figyelni fogja ezeket a viharokat, hogy lássa, fennmaradnak-e, vagy eltűnnek-e.

Jupiter déli pólusa

A Nagy Vörös Folt talán a Jupiter legnagyszerűbb tulajdonsága – ez egy óriási tomboló vihar a felszínén. Bár a tudósok viharnak nevezik, technikailag anticiklonról van szó. A földi ciklonokhoz és hurrikánokhoz hasonlóan a középpont viszonylag nyugodt, de a periférián a szél 430-680 km/h között szárnyal.

Noha legalább 200 éve örvénylik a Jupiteren (ennyi ideig gyűjtötték a méretéről szóló írásos feljegyzéseket), valójában inkább 350 éves lehet, ha egy hasonló vihar korai megfigyelései valóban magáról a Nagy Vörös Foltról származnak. De ez a hatalmas elem egyre zsugorodik – a méretéről szóló feljegyzések szerint a 19. században egyre kisebb volt, majd ismét, amikor a NASA utazószondái 1979-ben elrepültek (akkor több mint kétszerese volt a Földnek). De a Juno felfedte, hogy most közelebb van a Föld másfélszereséhez. Ez a zsugorodás 2019 májusában észrevehetően felgyorsult, és a fő viharról pengék vagy pelyhek (a vihar töredékei) törtek le a környező területekre, és sötét anyagcsíkokat is megfigyeltek, amelyek a Foltból áradnak ki, ami úgy tűnik, bár a vihar kibontakozik. Tehát a csillagászok, hivatásos és amatőrök egyaránt mohón figyelik.

A Jupiter viharai tartósabbak, mint a Földön tapasztalható hasonló jelenségek. A hurrikánok az óceánok felett nőnek, és amikor elérik a szárazföldet, eloszlanak, mert a szárazföld lassítja a viharokat. De mivel a Jupiternek nincs felszíne, a szelek évszázadokig is kitarthatnak – néha akár össze is olvadnak, hogy nagyobb elemeket képezzenek, vagy egyszerűen felfalják a túl közel eső kisebb, szomszédos viharokat.

Úgy gondolják, hogy a Nagy Vörös Folt egy hullámzó terület, ahol alulról gomolyognak fel a felhők. Egyes viharok fehérek, de sokan felveszik a téglavörös színt, mint ez a vihar. A színért felelős pontos kémia és összetétel meghatározása még várat magára, de a Nagy Vörös Folt fő felhőrétege valószínűleg ammónia, tehát ez is szerepet játszhat.

Jóllehet láthatjuk a szélességét és mérhetjük a méretét, a tudósok alig várták, hogy kiderítsék, milyen mélyre hatol ez a vihar. A Junónak sikerült feltárnia, hogy ennek a Nagy Foltnak a gyökerei körülbelül 300 km-re nyúlnak le a légkörbe – ez 50-100-szor mélyebb, mint a Föld óceánjai. Mi több, a vihar alja melegebb, mint a tetején, és mivel a szelek hőmérséklet-különbséggel járnak (a meleg levegő felemelkedik és a hideg levegő lesüllyed), a Nagy Vörös Folt tövében a meleg megmagyarázza a vad természetét. a légkör tetején látható szelek.

Jupiter

A Jupiter nagy vörös foltja a JunoCam képeiből. (Köszönetnyilvánítás: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Justin Cowart)

A küldetés 3. célja: A szörnybolygó körüli gravitációs mező és mágneses mező feltérképezése, ami sejtetni fogja, milyen a Jupiter mélyszerkezete.

A Juno fedélzetén található egyik műszer a gravitációs műszer, amely a Jupiter gravitációs vonzását méri az űrszondán, miközben az kering. Tehát ha a Juno erősebb vontatást érez, miközben egy terület felett repül, akkor arra következtethet, hogy a látható felhők alatt van valami masszívabb vagy sűrűbb terület, amely felett átrepül. Most, hogy a Juno elég pályát tett meg a Jupiter körül ahhoz, hogy globális képet készítsen róla, a gravitációs adatok felhasználhatók ennek a gázóriásnak a sűrűségtérképének elkészítéséhez, és elkezdhetik felfedni, mi rejtőzik alatta.

A Jupiter kialakulásának két vezető elmélete létezik: a sziklás törmelék lassan egyesült, és egy szilárd magot alkotott, amely aztán elég nagyra nőtt ahhoz, hogy gravitációs ereje hatalmas burokba sodorja maga körül a könnyebb hidrogént és héliumgázt, a másik elképzelés pedig az, hogy a Jupiter egy sűrű gázzsebből született, amely a Nap körül kavargott, és magába omlott, sziklás mag nélkül. Mivel nem tudunk közvetlenül a Jupiter központjába nézni, belső szerkezete olyan, ami évtizedek óta elkerülte a tudósokat.

De Juno ismét előrelépett ezzel. Attól, hogy a Jupiter gravitációja felgyorsította vagy lelassította a különböző régiókban, a tudósok a gravitációs műszer segítségével nyomon tudták követni a bolygó körüli tömegeloszlást. Az adatok azt sugallják, hogy a Jupiternek van magja, de nem a vártnak megfelelően. Ez nem egy kompakt golyó a közepén, világosan meghatározott éllel, hanem egy elmosódottan hígított mag, amely a Jupiter 143 000 km-es átmérőjének csaknem felén terjed. Ennek oka még mindig rejtély, bár egyesek azt feltételezik, hogy élete korai szakaszában csapódhatott le, aminek eredményeként a magból származó anyag összekeveredett a hidrogén-hélium burokkal, amely a bolygó többi részének nagy részét kitölti. Tehát nem valószínű, hogy a Jupiternek van szilárd magja, de mivel a felső rétegekből származó gáz összenyomódik és összehúzódik az alatta lévő rétegekben, a magas hőmérsékletek és a zúzónyomások valószínűleg valamivel egzotikusabbá - folyékony fémes hidrogénné - alakítják át a gázt. a régi hőmérőkben található higanyhoz). A Jupiter felhőiben a hőmérséklet körülbelül mínusz 145 Celsius-fok, de a bolygó középpontja közelében sokkal melegebb – 24 000 Celsius-fok körül is lehet, ami melegebbé tenné, mint a Nap felszíne.

Jupiter

A Jupiter belső szerkezete hatással van viselkedésének más aspektusaira is. A Juno-küldetés előtt a tudósok jól tudták, hogy a Jupiternek hihetetlenül erős mágneses tere van, de a Juno magnetométerének eredményei azt mutatták, hogy szabálytalanabb és erősebb, mint azt bárki várta – körülbelül 10-szer erősebb, mint a Földön található legerősebb mágneses tér. .

A gázóriás hatalmas mágneses terét feltérképező űrszonda-magnetométer ezt a feltűnő eredményt találta első Jupiter körüli pályáján, és most, hogy elegendő adat gyűlt össze a globális lefedettség és a bolygó mágneses terének feltérképezéséhez – valami nagyon furcsa dolog derült ki. A mágneses tér csomós és egyenetlen – egyes helyeken erősebb, mint máshol. A Föld mágneses terét egy dinamó hozza létre. A Föld szilárd magját egy elektromosan vezető folyadék – folyékony vas – veszi körül. Ennek a folyadéknak a forgása hozza létre bolygónk mágneses terét. Bolygónknak két pólusa van – az északi és a déli mágneses pólusok mezővonalakkal, amelyek egy rúdmágneshez hasonlítanak – tehát olyan, mintha egy rúdmágnes lenne a Földön belül. De a Jupiter mágneses tere egy kicsit rendetlenség, és ez alábecsülés. Képzeljük el, hogy veszünk egy rúdmágnest, meghajlítjuk, hogy ne legyen teljesen egyenes, majd az egyik végét elkoptatjuk, a másik végét pedig kettévágjuk, mielőtt homályos szögben a bolygóba helyeznénk. Északon a mágneses erővonalak gyomszerűen sarjadnak ki, nem pedig egy központi pont környékéről (ez a kopott vég), majd délen – egyes mezővonalak összefolynak és behatolnak a bolygóra a déli pólusa körül, de néhányan visszagyűlnek a bolygóra. az Egyenlítőtől délre fekvő régió – amely most a Nagy Kék Folt nevet kapta (kicsit zavaró, mert nem vihar). A Jupiter mágneses terének egyenetlensége arra utal, hogy a mágneses teret a felszínhez közelebb hozhatja létre dinamóhatás, nem pedig mélyről, mint a Föld.

A küldetés 4. célja: A Jupiter magnetoszférájának (a bolygót körülvevő régiónak, ahol a töltött részecskékre hat a mágneses tere) felfedezése, különösen a pólusai közelében. Ez új betekintést nyújt majd abba, hogy a Jupiter gigantikus mágneses tere miként hat a légkörére és az aurórák létrejöttére.

Bár először a Voyager 1 űrszonda észlelte, a Juno sarki pályái tökéletessé teszik a Naprendszer legerősebb északi fényeinek tanulmányozására. A bolygó pólusainak hatalmas területeit fedik le, és több százszor energikusabbak, mint a Földön található aurórák. A Juno sarki pályája azt is lehetővé tette, hogy a Jupiter déli auróráiról képeket készítsünk, amelyeket a Földről a Jupiter szöge miatt nehéz látni a Földhöz kötött nézetünkből.

Az aurórákat a felgyorsult töltött részecskék okozzák, amelyek egy bolygó atmoszférájában atomokkal ütköznek, amelyek aztán fény formájában energiát szabadítanak fel. A Földön a Nap (a napszél) töltött részecskéi, amelyek kölcsönhatásba lépnek a Föld légkörében lévő atomokkal, és látványos fényt eredményeznek, hogy az aurórák azok. A feltöltött részecskéket a Föld mágneses tere a bolygó pólusaira hajtja, és az így létrejövő fényshow látható fényben jelenik meg. A Jupiter aurórái ugyanazok az alapvető jelenségek, de nem csak a Nap, hanem az egyik holdja, az Io töltött részecskéi okozzák őket. De a Jupiter aurórái az ultraibolya és a röntgensugárzásban (és még más fényben is) fényesen ragyognak, nem pedig látható fényben, így nem láthatjuk a szemünkkel.

Jupiter

De időnként az aurórák hihetetlen intenzitással nőnek, és ez nem egy óriási napkitöréstől származik. Az Io egy vulkanikusan aktív hold. A vulkanizmus a felszínén és belsejében zajló gravitációs rángatás eredménye, nemcsak a Jupiter, hanem a többi nagy, közel keringő Galilei-hold hatására is. Ez a rángatózás vagy árapály-hajlítás felmelegíti az Io belsejét, és egy sor vulkánt hajt a felszínén, hogy kitörjenek. Az Io hatalmas mennyiségű kén-dioxidot és oxigéngázt lövell ki az űrbe, és ez az anyag a Jupiter mágneses tere hatására ionizálódik vagy feltöltődik, és fánk alakú pályát vagy tóruszt képez az Io pályája körül, amelyet Io Plazma tórusznak neveznek. Idővel a magnetoszférában lévő részecskék kölcsönhatásba lépnek a jovi légkörrel, és fényes foltokat hoznak létre az aurórákon, de időnként fényes foltok is megjelennek az Io-ból közvetlenül a Jupiter légköre felé áramló töltött részecskékből.

Jupiter

A Jupiter nagy mágneses tere a gyors forgás eredménye. Annak ellenére, hogy a Jupiter tízszer szélesebb, mint a Föld, két és félszer gyorsabban képes forogni a tengelye körül, és kevesebb mint 10 óra alatt tesz meg egy teljes fordulatot. Ahogy a Juno elkezdte feltárni, a mágneses teret nem a Jupiter magja, hanem a felszínhez közelebb eső fémes hidrogénrétege hozza létre. A Jupiter magnetoszférája (a körülötte lévő térrész, amely hatással van a töltött részecskékre) nagyobb, mint a Nap! És hihetetlenül erős mágneses tere miatt a Jupiteren az aurórák soha nem állnak meg. A szupergyors forgás az, amiről azt gondolják, hogy nagyobb rúgással erősebben felgyorsítja a töltött részecskéket a Jupiter légkörébe.

Mivel a Földön és a Jupiteren az aurórák ugyanazok a jelenségek, a tudósok arra számítottak, hogy a Jupiter légkörébe becsapódó töltött részecskék ugyanúgy kapják az energiát, mint a Föld légkörével ütköző töltött részecskék. Ez azt jelenti, hogy amikor a töltött részecskék spiráloznak egy bolygó mágneses erővonalai körül, elektromos áramot hoznak létre a légkör feletti térben, így amikor a töltött részecskék áthaladnak ezen a téren, energiadudort kapnak, és felgyorsulnak - amikor ezek a felgyorsult részecskék ütköznek egy atom a légkörben, hogy a legenergiásabb aurórák keletkezzenek. De Juno arra a következtetésre jutott, hogy ugyanez a mechanizmus nem felelős az ÖSSZES intenzív aurora létrejöttéért a Jupiteren. Az első átrepüléskor az aurórák felett nem észlelte, hogy a töltött részecskék a vártnál nagyobb rúgással a Jupiter légkörébe lőttek, de a következő átrepüléseknél igen.

Az egyik lehetséges magyarázat az, hogy közvetlenül a Jupiter atmoszférája felett van egy plazmarégió (ionizált vagy töltött részecskék régiója), és az óceán hullámain szörfösökhöz hasonlóan a részecskéket felgyorsíthatják a plazmában lévő hullámok. Lassan, sok hullámmal kölcsönhatásba lépve, a részecskék energiához jutnak, és a legtöbb energiát nyerő részecskék lehet a másik oka a Jupiter intenzív fényének, de ez még mindig hipotézis, mivel a kutatók még nem dolgozták ki, hogyan hozhatók létre ezek a plazmahullámok.

Juno jövője

2012 júniusában a NASA meghosszabbította a küldetés élettartamát 2021 júliusáig. A Juno erősen elliptikus pályája, amely 53 napos keringési pályájából csak néhány órára juttatta közel a bolygóhoz, korlátozta az állandó sugárterhelést, hogy megvédje az űrhajó érzékeny alkatrészeit. attól, hogy elpusztuljanak. Várhatóan csak néhány közeli áthaladásra bírja, de ma is erősen repül! A hosszabb, 53 napos keringési pálya azt jelenti, hogy több időbe telik a szükséges tudományos adatok összegyűjtése, és bár korlátlan üzemanyagforrással rendelkezik, mivel napenergiával működik, a küldetés teljes időtartamát valószínűleg a költségvetés korlátozza, nem pedig az utazásból származó sugárzás. a Jupiter magnetoszféráján keresztül (mivel eddig jól megy).

A Jupiter körüli keringésének utolsó tervezett évében a Juno továbbra is mélyebbre fog ásni a Jupiter titkait, és segít mélyrehatóbb válaszokat adni küldetési céljaira. A küldetés felénél teljesítette a Jupiter globális lefedését, bár durva részletességgel, de a hátralévő hónapokban olyan pályákat fog teljesíteni, amelyek a korábbi pályák között félúton voltak, ami azt jelenti, hogy még részletesebb képet tud majd adni az egész bolygóról. Ha a szonda egészséges marad, fennáll annak a lehetősége, hogy meghosszabbítsák fő küldetésének végén, de az űrhajó műszereinek állapotát figyelemmel kell kísérni, hogy minimalizáljuk a Jupiter holdjaival való nem kívánt ütközés kockázatát, ha az űrszonda nem működik megfelelően. és természetesen a költségvetést is felül kell vizsgálni.

Juno űrhajó képsorozat

Juno űrhajó képsorozat. (Köszönetnyilvánítás: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Brian Swift / Seán Doran)

A küldetés végén a NASA azt tervezi, hogy a Juno űrszondát a Jupiter légkörébe zuhanó orbitális pályára állítja – hasonlóan ahhoz, amit a Galileo szonda tett 1995-ben. Amikor veszélyes ereszkedést ért el, a Galileo szondát 640 fokos szél érte. km/h, és a Nap felszínén tapasztalt kétszeresére melegítették – ez vár Junóra, amikor a Jupiter légkörébe sikoltoz. A deorbit a tervek szerint 2021. július 30-án esedékes, és az űrjármű pusztulásakor történő irányításával biztosítja, hogy az űrjármű a NASA bolygóvédelmi irányelveinek megfelelően működjön, hogy ne maradjon űrszemétként, és ne veszélyeztesse a szennyeződést más égitesteknek való ütközés következtében. valószínűleg felbomlik, ahogy mélyebbre merül a Jupiter légkörébe. De az utolsó pillanataiban kétségtelenül sok várt és döntő fontosságú adatot fog szolgáltatni a Jupiter belsejéről.

Írta: Dhara Patel – csillagászati ​​oktatási tiszt (2020. június)