NASA’nın Juno Uzay Aracı, Jüpiter Rüzgarlarının Gezegene Silindirik Katmanlar Halinde Nüfuz Ettiğini Keşfetti

Bulgu, gaz devinin uzun zamandır tartışılan iç yapısına dair daha derin bilgiler sunuyor.

Tarafından toplanan yerçekimi verileri NASAJuno misyonu gösteriyor ki Jüpiteratmosferik rüzgarları gezegene dönme eksenine paralel silindirik bir şekilde nüfuz eder. Bulgulara ilişkin bir makale yakın zamanda dergide yayımlandı. Doğa Astronomi.

Jüpiter’in Atmosferini Anlamak

Jüpiter’in çalkantılı atmosferinin şiddet içeren doğası, gökbilimciler ve gezegen bilimcileri için uzun süredir bir hayranlık kaynağı olmuştur ve Juno, 2016 yılında yörüngeye girdiğinden beri olup bitenler konusunda ring kenarında yer almıştır. Uzay aracının bugüne kadarki 55 yakın uçuşunun her biri sırasında, Bir dizi bilim aracı, gaz devinin içten dışa nasıl çalıştığını ortaya çıkarmak için Jüpiter’in çalkantılı bulut katmanının altına baktı.

Bir illüstrasyon, NASA’nın Juno uzay aracının, yaklaşık beş yıl ve 1,7 milyar milden fazla yol kat ettikten sonra 4 Temmuz 2016’da Jüpiter’in yörüngesine girdiğini gösteriyor. Kredi bilgileri: NASA/JPL/SwRI

Radyo Bilimi ve Jüpiter’in İçi

Juno misyonunun gezegenin iç kısmı hakkında bilgi edinmesinin bir yolu radyo bilimidir. NASA’nın Derin Uzay Ağı antenlerini kullanan bilim insanları, Juno Jüpiter’in yanından yaklaşık 130.000 mil/saat (209.000 km/saat) hızla geçerken uzay aracının radyo sinyalini takip ediyor ve hızındaki saniyede 0,01 milimetre kadar küçük değişiklikleri ölçüyor. Bu değişiklikler gezegenin yerçekimi alanındaki değişikliklerden kaynaklanıyor ve misyon, bunları ölçerek esasen Jüpiter’in atmosferini görebiliyor.

Bu tür ölçümler, Jüpiter’in derinliklerinde seyreltik bir çekirdeğin varlığı ve gezegenin bulut tepelerinden yaklaşık 3.000 kilometre aşağıya uzanan bölgelerinin ve kuşaklarının derinliği de dahil olmak üzere çok sayıda keşfe yol açtı.

İleri Matematik Teknikleri

Rüzgârların konumunu ve silindirik doğasını belirlemek için çalışmanın yazarları, Dünya gibi kayalık gezegenlerin yerçekimsel değişimlerini ve yüzey yüksekliklerini modelleyen bir matematiksel teknik uyguladılar. Jüpiter’de bu teknik, derinlikteki rüzgarları doğru bir şekilde haritalandırmak için kullanılabilir. Yazarlar, yüksek hassasiyetli Juno verilerini kullanarak, NASA’nın çığır açan Jovian kaşifleri Voyager ve Galileo’dan alınan verilerle oluşturulan önceki modellere göre çözünürlükte dört kat artış elde etmeyi başardılar.

Bu illüstrasyon, Jüpiter’in atmosferik rüzgarlarının gezegene silindirik bir şekilde ve dönüş eksenine paralel olarak nüfuz ettiğine dair bulguları tasvir etmektedir. NASA’dan Juno tarafından kaydedilen en baskın jet kesikte gösterilmektedir: Jet, bulut seviyesinde 21 derece kuzey enlemindedir, ancak bunun 1.800 mil (3.000 kilometre) altında, 13 derece kuzey enlemindedir. Kredi: NASA/JPL-Caltech/SSI/SWRI/MSSS/ASI/ INAF/JIRAM/Björn Jónsson CC BY 3.0

Juno bilim insanı ve NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’ndan misyonun yerçekimi bilimi araştırmasının lideri olan Ryan Park, “Juno verilerini işlemek için karasal gezegenlerdeki seyrek veri kümeleri için geliştirilen bir kısıtlayıcı teknik uyguladık” dedi. “Böyle bir teknik ilk kez bir dış gezegene uygulanıyor.”

Yerçekimi alanının ölçümleri, Jüpiter’in güçlü doğu-batı bölgesel akışlarının bulut seviyesindeki beyaz ve kırmızı bölgelerden ve kuşaklardan içeriye doğru uzandığını belirleyen yirmi yıllık bir modelle eşleşiyordu. Ancak ölçümler aynı zamanda bölgesel akışların yayılan bir küre gibi her yöne doğru uzanmak yerine içe doğru silindirik bir şekilde ilerlediğini ve Jüpiter’in dönme ekseni yönü boyunca yönlendirildiğini de ortaya çıkardı. Jüpiter’in derin atmosferik rüzgarlarının nasıl yapılandırıldığı 1970’lerden bu yana tartışılıyor ve Juno misyonu artık tartışmayı çözüme kavuşturdu.

Araştırmanın başyazarı ve Juno ortaklarından biri olan İsrail’deki Weizmann Bilim Enstitüsü’nden Yohai Kaspi, “Juno tarafından ölçülen 40 yerçekimi katsayısının tümü, rüzgarların silindirlere doğru içeri doğru nüfuz etmesi durumunda yerçekimi alanının ne olmasını beklediğimize ilişkin önceki hesaplamalarımızla eşleşti” dedi. -araştırmacı. “40 sayının tamamının hesaplamalarımızla tam olarak eşleştiğini anladığımızda, piyangoyu kazanmış gibi hissettik.”

Çıkarımlar ve Gelecekteki Görevler

Jüpiter’in iç yapısı ve kökenine ilişkin mevcut anlayışın iyileştirilmesinin yanı sıra, yeni yerçekimi modeli uygulaması, diğer gezegenlerin atmosferlerine ilişkin daha fazla bilgi edinmek için kullanılabilir.

Juno şu anda genişletilmiş bir görevde. Güneş enerjisiyle çalışan uzay aracı, Jüpiter’in yakın uçuşlarının yanı sıra, gezegenin buzlu uyduları Ganymede ve Europa’nın da bir dizi yakın uçuşunu tamamladı ve Io’nun çok sayıda yakın uçuşunun ortasında yer alıyor. Io’nun 30 Aralık’taki uçuşu, bugüne kadarki en yakın uçuş olacak ve yanardağlarla kaplı yüzeyinin yaklaşık 930 mil (1.500 kilometre) yakınına gelecek.

Juno misyonunun baş araştırmacısı Scott Bolton, “Juno’nun yolculuğu ilerledikçe, yeni Jüpiter’i gerçekten tanımlayan ve muhtemelen hem güneş sistemimizdeki hem de ötesindeki tüm dev gezegenler için geçerli olan bilimsel sonuçlara ulaşıyoruz” dedi. San Antonio’daki Güneybatı Araştırma Enstitüsü. “Yeni belirlenen yerçekimi alanının çözünürlüğü, dikkate değer ölçüde benzerdir. kesinlik 20 yıl önce tahmin etmiştik. Tahminlerimiz ile sonuçlarımız arasında böyle bir uyum görmek harika.”

Referans: Y. Kaspi, E. Galanti, RS Park, K. Duer, N. Gavriel, D. Durante, L. Iess, M. Parisi, DR Buccino, T. Guillot, DJ Stevenson ve SJ Bolton, 26 Ekim 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02077-8

NASA’nın Juno Misyonu

NASA’nın Pasadena, California’daki Caltech’in bir bölümü olan Jet Propulsion Laboratuvarı, San Antonio’daki Southwest Araştırma Enstitüsü’nün baş araştırmacısı Scott J. Bolton için Juno misyonunu yönetiyor. Juno, NASA’nın Alabama, Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nde, ajansın Washington’daki Bilim Misyonu Direktörlüğü için yönetilen NASA’nın Yeni Sınırlar Programının bir parçasıdır. Denver’daki Lockheed Martin Space, uzay aracını inşa etti ve işletti.