Webb entdeckt unerwartete Phänomene über dem Großen Roten Fleck des Jupiter

verwenden James Webb-WeltraumteleskopWissenschaftler haben das obige Gebiet beobachtet der JupiterEntdecken Sie eine Vielzahl bisher ungesehener Besonderheiten im Großen Roten Fleck der Sonne. Das Gebiet, das früher als unauffällig galt, beherbergt eine Vielzahl komplexer Strukturen und Aktivitäten.

Jüngste Beobachtungen des Webb-Teleskops haben überraschende Details über die obere Atmosphäre des Jupiter enthüllt, insbesondere über dem Großen Roten Fleck, wo sie komplexe Strukturen zeigten, die von Gravitationswellen beeinflusst werden. Diese mit den hochauflösenden Fähigkeiten des Webb-Teleskops erfassten Ergebnisse könnten die Mission zur Erforschung der Eismonde des Jupiter (Juice) unterstützen und unser Verständnis von Jupiter und seinen Monden verbessern.

Entdeckung der Jupiteratmosphäre

Jupiter ist eines der hellsten Objekte am Nachthimmel und in klaren Nächten gut zu erkennen. Abgesehen von den hellen Nord- und Südlichtern in den Polarregionen des Planeten ist das von Jupiters oberer Atmosphäre ausgehende Leuchten schwach und stellt daher für bodengestützte Teleskope eine Herausforderung dar, Details in dieser Region zu erkennen. Die Infrarotempfindlichkeit des Webb-Observatoriums ermöglicht es Wissenschaftlern jedoch, die obere Atmosphäre des Jupiter über dem berüchtigten Großen Roten Fleck in beispielloser Detailgenauigkeit zu untersuchen.

Die obere Atmosphäre des Jupiter ist die Schnittstelle zwischen dem Magnetfeld des Planeten und der Primäratmosphäre. Hier sind helle, lebendige Darstellungen der Nord- und Südlichter zu sehen, die durch vulkanisches Material erzeugt werden, das vom Jupitermond Io ausgestoßen wird. Wenn wir uns jedoch dem Äquator nähern, wird die Struktur der oberen Atmosphäre des Planeten durch das einfallende Sonnenlicht beeinflusst. Da Jupiter nur 4 % des Sonnenlichts empfängt, das die Erde empfängt, erwarteten Astronomen, dass diese Region von Natur aus homogen ist.

Jupiters Großer Roter Fleck wurde im Juli 2022 vom Nahinfrarotspektrometer (NIRSpec) des Webb-Observatoriums beobachtet, wobei die Fähigkeiten der integrierten Feldeinheit des Instruments genutzt wurden. Die Beobachtungen des Frühfreisetzungsteams zielten darauf ab, herauszufinden, ob diese Region tatsächlich schwach war und ob die Region über dem berühmten Großen Roten Fleck ein Ziel für Webbs Beobachtungen war. Das Team war überrascht, als es herausfand, dass die obere Atmosphäre im gesamten Sichtfeld eine Vielzahl komplexer Strukturen beherbergt, darunter dunkle Bögen und helle Flecken.

Webbs NIRSpec-Beobachtungen zeigen Infrarotlicht, das von Wasserstoffmolekülen in der Ionosphäre des Jupiter emittiert wird. Diese Moleküle liegen mehr als 300 Kilometer über den Gewitterwolken, wo Sonnenlicht den Wasserstoff ionisiert und die Infrarotemission anregt. In diesem Bild zeigen die rötlichsten Farben, wie Wasserstoff aus diesen großen Höhen in der Ionosphäre des Planeten emittiert wird. Die blaueren Farben zeigen Infrarotlicht aus tieferen Höhen, einschließlich atmosphärischer Wolkendecken und des sehr markanten Großen Roten Flecks.
Jupiter befindet sich weit von der Sonne entfernt und empfängt daher ein geringes, gleichmäßiges Tageslichtniveau, was bedeutet, dass der größte Teil der Planetenoberfläche bei diesen Infrarotwellenlängen relativ dunkel ist – insbesondere im Vergleich zur Emission von Partikeln in der Nähe der Pole, wo sich das Magnetfeld des Jupiter befindet besonders stark. Entgegen den Erwartungen der Forscher, dass diese Region von Natur aus homogen erscheinen würde, beherbergt sie im gesamten Sichtfeld eine Vielzahl komplexer Strukturen, darunter dunkle Bögen und helle Flecken.
Urheberrecht: ESA/Web, NASA und CSA, e. Melin, M. Zamani (ESA/Web)

Erstaunliche Entdeckungen über dem Großen Roten Fleck

„Wir dachten vielleicht naiv, dass dieses Gebiet wirklich langweilig wäre“, sagte Teamleiter Henrik Melin von der Universität Leicester im Vereinigten Königreich. „Es ist tatsächlich genauso interessant wie das Nordlicht, wenn nicht sogar interessanter. Jupiter überrascht uns immer wieder.“ .“ „.

Obwohl das Licht aus dieser Region vom Sonnenlicht angetrieben wird, vermutet das Team, dass es einen anderen Mechanismus geben muss, der die Form und Struktur der oberen Atmosphäre verändert.

„Eine Möglichkeit, diese Struktur zu verändern, sind Gravitationswellen – die wie Wellen sind, die auf den Strand treffen und Wellen im Sand erzeugen“, erklärte Henrik. „Diese Wellen werden tief in der turbulenten unteren Atmosphäre rund um den Großen Roten Fleck erzeugt.“ kann in große Höhen reisen.“ Und Veränderungen in der Struktur der oberen Atmosphäre und ihren Emissionen.

Beobachtungen und zukünftige Implikationen

Das Team erklärt, dass diese atmosphärischen Wellen manchmal auf der Erde nachgewiesen werden können, aber sie sind viel schwächer als die von Webb auf Jupiter beobachteten. Das Team hofft außerdem, in Zukunft weitere Webb-Beobachtungen dieser komplexen Wellenmuster durchführen zu können, um zu untersuchen, wie sich die Muster in der oberen Atmosphäre des Planeten bewegen, und um unser Verständnis des Energiehaushalts in dieser Region und der Veränderung der Merkmale im Laufe der Zeit zu verbessern.

Diese Ergebnisse könnten auch die eisigen Jupitermonde der ESA, Juice, unterstützen, die am 14. April 2023 gestartet sind. Juice wird detaillierte Beobachtungen von Jupiter und seinen drei großen Ozeanmonden – Ganymed, Callisto und – durchführen Europa – Verwendung einer Kombination aus Fernerkundung, geophysikalischen und Vor-Ort-Tools. Die Mission wird diese Monde als Planetenkörper und potenzielle Lebensräume charakterisieren, die komplexe Umgebung des Jupiter eingehend erforschen und das umfassendere Jupitersystem als Prototyp für Gasriesenplaneten im gesamten Universum untersuchen.

Überlegungen zur Wirkung der Forschung

Diese Beobachtungen wurden im Rahmen des Early Science Program Nr. 1373 gemacht: ERS-Beobachtungen des Jupitersystems sind ein Beweis für die Fähigkeiten von JWST auf dem Gebiet der Sonnensystemwissenschaft (Co-Ermittler: I. de Pater, T. Fouchet).

„Dieser ERS-Vorschlag wurde 2017 verfasst“, teilte Teammitglied Imke de Pater mit Universität von Kalifornien, Berkeley„Eines unserer Ziele war es zu untersuchen, warum die Temperatur über dem Großen Roten Fleck so hoch war, wie es damals aktuelle Beobachtungen ergaben NASA „Die Infrarot-Teleskopanlage hat dies enthüllt. Unsere neuen Daten zeigten jedoch ganz andere Ergebnisse.“

Diese Ergebnisse wurden veröffentlicht in Natürliche Astronomie.

Referenz: „Ionosphärische Unregelmäßigkeiten am Jupiter beobachtet durch das James Webb Telescope“ von Henrik Melin, J. O’Donoghue, L. Moore, T. S. Stallard, L. N. Fletcher, M. T. Roman, J. Harkett, O. R. T. King, M. Thomas und R . Wang, P. I. Tiranti, K. L. Knowles, E. D. Pater, T. Foucher, P. H. Fry, M. H. Wong, P. J. Holler und R. Hueso, M. K. James, J. S. Orton, E. Mora, A. Sánchez La Vega, E. Lelouch, K. D. Clare und M. R. Showalter, 21. Juni 2024. Natürliche Astronomie.
DOI: 10.1038/s41550-024-02305-9

Webb ist das größte und leistungsstärkste Teleskop, das jemals ins All geschossen wurde. Im Rahmen einer internationalen Kooperationsvereinbarung stellte die ESA den Teleskop-Startdienst mit der Trägerrakete Ariane 5 bereit. In Zusammenarbeit mit Partnern war die ESA für die Entwicklung und Qualifizierung von Ariane-5-Modifikationen für die Webb-Mission sowie für den Kauf des Trägerdienstes verantwortlich Arianespace. Die ESA stellte außerdem das NIRSpec-Spektrometer und 50 % des Instruments für den mittleren Infrarotbereich zur Verfügung Fröhlichdas von einem Konsortium national finanzierter europäischer Institute (European MIRI Consortium) in Zusammenarbeit mit … entworfen und gebaut wurde. Labor für Strahlantriebe und Universität von Arizona.

WEB ist eine internationale Partnerschaft zwischen der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und der Canadian Space Agency (CSA).