Juno – NASA missioon Jupiterisse
Jupiteri uurimine orbiidilt, et paljastada selle varjatud tõed.
Flamsteed House at the Royal Observatory on kuni 31. märtsini 2022 oluliste renoveerimistööde tõttu suletud ja mõned galeriiruumid ei ole saadaval. Ülejäänud ajalooline observatoorium jääb avatuks ja külastajad saavad kogu selle perioodi jooksul nautida sissepääsu 50% soodsamalt. Planetaariumietendused toimuvad samuti tavapäraselt.
| Asukoht | Kuninglik observatoorium |
|---|---|
25. juuni 2020
Juno on NASA välja töötatud kosmosesond, mis tiirleb praegu ümber Jupiteri. Mida on sond Juno meie päikesesüsteemi suurima planeedi kohta nüüd neli aastat oma missioonist möödunud?
Miks seda Junoks kutsutakse?
Rooma mütoloogias oli Jupiter jumalate kuningas ja Juno sond on oma nime saanud Rooma jumalanna Juno järgi – Jupiteri naine ja jumalate kuninganna. Jupiter oli veidi flirtiv tegelane ja tal oli palju daamasõpru, kellega Juno ei olnud rahul. Oma pahanduse varjamiseks tõmbas Jupiter enda ümber pilveloori, kuid Juno suutis pilved tõsta ja paljastada oma tõelise olemuse.
Õige nimega Juno sondi missioon on paljastada mõned Jupiteri saladused – eelkõige see, kuidas see tekkis ja arenes, mis omakorda võib anda meile parema ülevaate päikesesüsteemi algusest.
Mis on Juno missiooni peamised eesmärgid?
- Et teha kindlaks, kui palju vett on Jupiteri atmosfääris (miski, mis ütleb meile, milline praegustest planeetide moodustumise teooriatest on tõenäoliselt õige, või rõhutab, et vajame uusi).
- Piiluda sügavale Jupiteri atmosfääri, et saaksime paremini mõista, millest see koosneb (koostis), selle temperatuurist ja pilvede liikumisest.
- Selle koletisplaneedi ümbritseva gravitatsioonivälja ja magnetvälja kaardistamiseks, mis vihjab Jupiteri süvastruktuurile.
- Uurida Jupiteri magnetosfääri (planeeti ümbritsev piirkond, kus laetud osakesi mõjutab selle magnetväli), eriti selle pooluste lähedal. See annab uue ülevaate sellest, kuidas Jupiteri hiiglaslik magnetväli mõjutab selle atmosfääri ja aurorade teket.
Alternatiivsed missiooni eesmärgid
Kuigi see oli roboti missioon, oli kosmoseaparaadil Juno mõned reisijad. Pardal olid kolm miniatuurset Lego figuuri – Jupiter, Juno ja Itaalia astronoom Galileo Galilei – Jupiteri ümbritseva nelja suurima kuu avastaja. Alumiiniumist (mittemagnetiline metall, mis ei segaks pardaseadmeid) on need 4 cm pikkused figuurid saadetud alternatiivset ülesannet silmas pidades – inspireerida noori uurima ja arendama huvi STEM (teadus, tehnoloogia, Inseneriteadused ja matemaatika) ning julgustada neid ette kujutama ja unistama reisimisest planeetide kuninga juurde, mis võib praegu tunduda võimatu, kuid võib ühel päeval reaalsuseks saada.
Lend, teekond ja Jupiterisse jõudmine
Juno sond lasti välja Cape Canaverali õhujõudude jaamast 5. augustil 2011, kuid missioon ise algas 2005. aastal, kui NASA kiitis selle heaks pärast mitu aastat kestnud tugevat soovi Jupiteri sondi järele. Keskmine kaugus Jupiterist on umbes 800 miljonit km, kuid Juno sond läbis umbes 2,8 miljardit km, et jõuda sinna veidi alla viie aastaga, kuna trajektooril kasutati Maast lähtuvat gravitatsiooniabi (kiiruse suurendamist). Pärast 2013. aasta oktoobris tehtud gravitatsiooniabi, mis suurendas kiirust enam kui 14 000 km/h, suundus sond Jupiteri poole. Jupiteri raskusjõu tõttu lähenemisel jõudis see kohale kiirusega umbes 210 000 km/h ja nii tehti kosmoselaevale sisestuspõletused (mootorid tulistati), et seda aeglustada, ning jõudis lõpuks Jupiteri orbiidile 5. juulil 2016.
Juno sondil on väga elliptiline polaarorbiit, mis tähendab, et selle orbiit ei ole Jupiteri ümber täiesti ringikujuline ja see suudab Jupiteri pooluseid selgelt näha (mida pole varem tehtud). 53-päevane orbiit toob selle enne Jupiterist kaugele tagasi viimist lähemale ja kuigi see oli mõeldud selleks, et sond langeks lühemale 14-päevasele orbiidile, tähendasid instrumentaalsed probleemid, mis võivad ohustada selle saavutamiseks vajalikke mootoripõletusi. teadlased otsustasid hoida Junot oma algsel 53-päevasel orbiidil, mis liigub aeglaselt põhja poole, nagu ette nähtud. Nii et iga orbiidi möödalennuga näeme üha rohkem Jupiteri põhjapoolkera selgemalt.
Juno liikumistrajektoor Jupiteri poole. (Autor: NASA/JPL/SwRI)
Juno kosmoselaeva toide
Jupiteri ümber on tiirlenud ainult üks teine kosmoselaev – Galileo kosmoselaev, mis töötas aastatel 1995–2003 (ja hõlmas Galileo sisenemissondi, mis sukeldus 1995. aastal Jupiteri atmosfääri). Galileo kosmoseaparaat oli samamoodi tuumajõul kui kõik tol ajal välisesse päikesesüsteemi saadetud kosmoselaevad. Seni Päikesest kaugel oleks päikeseenergia abil energiat toota keeruline, kuid piiratud tuumakütuseallikas piiras selle eluiga.
Juno on erinev – see on esimene välisesse päikesesüsteemi saadetud kosmoselaev, mis toodab oma energiat päikesemassiivide abil. Junol on kolm suurimat päikesemassiivi tiiba, mida eales planetaarsondil on kasutatud ja need pole mitte ainult vajalikud kosmoseaparaadi käitamiseks vajaliku võimsuse genereerimiseks, vaid aitavad seda ka stabiliseerida. Kõik päikesepaneelid on 9 meetrit pikad (umbes bussipikkused) ja mahutavad kokku ligi 20 000 päikesepatarei, mis suudavad toota 14 kW võimsust, kui need asetatakse Päikesest Maa kaugusele – sellest piisab umbes 100 lauaarvuti toiteks! Kuid Jupiter asub Päikesest viis korda kaugemal kui Maa ja valgus, mida päikesemassiivid saaksid, kui Päikesesüsteemis nii kaugel oleks 25 korda vähem. Kuid sond on väga tõhusa disainiga ja ainult 500 W võimsusega suudab see siiski oma tööga hakkama saada.
Mida on Juno Jupiteri uurimise ajal avastanud?
Missiooni eesmärk 1: välja selgitada, kui palju vett on Jupiteri atmosfääris (miski, mis ütleb meile, milline praegustest planeetide moodustumise teooriatest on tõenäoliselt õige, või rõhutab, et vajame uusi).
2020. aasta veebruaris teatati ajakirjas Nature Astronomy avaldatud teaduslikus artiklis esimesed tulemused (kasutades Juno missiooni andmeid) Jupiteri atmosfääris oleva vee koguse kohta. See viitab sellele, et vesi moodustab Jupiteri ekvaatoril umbes 0,25% atmosfääri molekulidest. 1995. aasta Galileo sondi andmed näitasid, et Jupiter oli Päikesest palju kuivem (selles oli vähem hapnikku ja vesinikku – vee moodustavad elemendid), kuid need Juno tulemused näitavad, et Jupiteris on peaaegu kolm korda rohkem vett kui Päike teeb.
See on oluline selleks, et välja selgitada, kuidas Jupiter võis tekkida. Päike oli esimene, mis meie päikesesüsteemis loodi ja seda ümbritsevast gaasi- ja tolmukettast hakkasid moodustuma planeedid. Paljud teadlased väidavad, et Jupiter oli esimene planeet, mis moodustas kettalt koguneva ja tõmbas kokku materjali – see sisaldab enamikku gaasist ja tolmust, mis ei läinud Päikese moodustamisse. Jupiteri tekke kohta on kaks juhtivat teooriat: üks on see, et Jupiter tekkis peaaegu seal, kus ta praegu on, ja teine teooria viitab sellele, et see tekkis Päikesesüsteemis kaugemal ja on sellest ajast peale rännanud oma praegusesse asukohta.
Kui Jupiter tekkis oma praeguses asukohas Päikese udukogusse kogunenud materjalist, siis oleksid ainult mõned elemendid olnud tahkes faasis, kuid teised raskemad elemendid, nagu hapnik ja lämmastik, oleksid endiselt lenduvad – need oleksid kergesti aurustunud ja hajunud. . Kuid kui Jupiter moodustuks kaugemal päikesesüsteemi külmemates sügavustes, võivad need raskemad lenduvad elemendid külmuda ning seetõttu koguneda ja ühineda.
Kuna vesi sisaldab hapnikku ja hapniku rohkus on seotud planeedi tekkekohaga, võivad need tulemused aidata seda vaidlust lahendada.
Kuid teadlased on märkinud, et Jupiteri ekvatoriaalpiirkonnad on üsna ainulaadsed - see on ainsad piirkonnad, kus kõik tundub olevat hästi segunenud. Kui liigute sealt põhja või lõuna poole, pole see sama juhtum. Seega tuleb neid tulemusi võrrelda sellega, kui palju vett on teistes piirkondades. Paistab, et atmosfäär ei ole hästi segunenud ja vee hulk võib planeedil erineda. Võib-olla sellepärast ei olnud Galileo sondi andmed sama asja oletanud – sond sattus just nii, et Jupiteril sattus eriti kuivale kohale.
planeedid läbi teleskoobi
Missiooni eesmärk 2: Piiluda sügavale Jupiteri atmosfääri, et saaksime paremini mõista, millest see koosneb (koostis), selle temperatuurist ja pilvede liikumisest.
Jupiter on massiivne planeet – see sisaldab palju materjali ja mida suurem on seal mass, seda tugevam on gravitatsioon. Junol on instrument, millega saab mõõta Jupiterit ümbritsevat gravitatsioonivälja, mis annab ülevaate selle massist ja koos selle suuruse mõõtmisega võib anda teadlastele hinnangu Jupiteri tiheduse kohta (kui tihedalt materjal sellel planeedil on). Teades selle tihedust, saame aimu selle koostisest – millest see peab olema valmistatud (enamasti kergematest või rasketest elementidest).
Massi järgi koosneb Jupiteri atmosfäär ligikaudu 75% vesinikust ja 24% heeliumist ning ülejäänud osa teistest elementidest. Seal on jälgedes metaani, veeauru, ammoniaaki ja ränipõhiseid ühendeid, aga ka süsinikku, etaani, vesiniksulfiidi, neooni, hapnikku, fosfiini ja väävlit. Sügavamal sisemuses sisaldab see tihedamaid materjale, mistõttu selle koostis muutub veidi.
Jupiter on tähistatud vahelduvate gaasiribadega, mida tuntakse vööde ja tsoonidena – midagi, mida astronoom Galileo ise täheldas üle 400 aasta tagasi. Vööndid on Jupiteri jugade pilved – uskumatult tugevad tuuled, mis puhuvad ümber kogu planeedi kiirusega umbes 360 km/h. Tuuled tumedates vööndites voolavad ühes suunas ja tuuled vastupidises suunas heledamates tsoonides. Nii nagu Maal, on ka pilvede kõrgus/kõrgus erinev. Jupiteril on pilvede tipud vööndis kõrgemal kui tsoonis. Kui sügavale need värvilised ribad ja muud tunnused Jupiteri atmosfääri tungivad, on üks võtmeküsimusi, millele teadlased vastust otsivad.
Tahke keha puhul on gravitatsiooniväli selle ümber sümmeetriline, kuid kehas, millel on sisemine dünaamika, st mis on valmistatud vedelikust või gaasist, nii et see muutub ja ei ole fikseeritud, võib gravitatsiooniväljal olla asümmeetriaid ja see on tingitud diferentsiaalpöörlemisest (et mõned osad see pöörleb / pöörleb kiiremini kui teised selle osad) ja see on ka sügavate atmosfäärivoolude tulemus. Juno on leidnud, et gravitatsiooniväli Jupiteri ümber on pooluseti erinev. Mida sügavamal on joad, seda rohkem massi need peavad sisaldama, mis tooks kaasa tugevama signaali gravitatsiooniväljas. Nii suutsid teadlased gravitatsioonivälja uurides kindlaks teha, kui sügavale need joavoolud nähtavate pilvede alla tungivad. Juno andmed näitasid, et see Jupiteri ilmakiht kulgeb oodatust palju sügavamal ja on prognoositust massiivsem – ulatudes 3000 km sügavusele. Jupiteri atmosfäärituuled ulatuvad sügavale selle atmosfääri ja kestavad palju kauem kui sarnased atmosfääriprotsessid, mida me Maal jälgime.
Juno mikrolaineradiomeeter (MWR) suudab mõõta atmosfääritemperatuuri erinevatel sügavustel, kuna vesi ja ammoniaak neelavad hästi teatud lainepikkuste mikrolainekiirgust. See on protsess, mille käigus meie mikrolaineahjud töötavad – meie toidus olevad veemolekulid neelavad mikrolainetest saadava energia, mis soojendab toidu kiiresti. Seetõttu näitavad temperatuuri mõõtmised sügaval Jupiteri atmosfääris oleva vee ja ammoniaagi kogust. MWR-i andmed on näidanud, et ekvaatori lähedal asuv vöö tungib täielikult alla (ammoniaagipilvede tipust sügavale atmosfääri), samas kui teistel laiuskraadidel olevad vööd ja tsoonid näivad arenevat muudeks struktuurideks. Galileo sond saatis 120 km sügavuselt andmeid tagasi enne edastamise lõpetamist – nendel sügavustel koges see rõhku, mis oli ligikaudu 22 korda suurem kui Maa atmosfäärirõhk. Kuid Juno andurid suudavad mõõta temperatuuri ja seega ka veesisaldust sügavustes, kus rõhk on 50 korda suurem kui Galileo sondil.
Juno polaarorbiit pakub suurepäraseid vaateid tema poolustele ja JunoCam (algselt väljasõidutööriistana mõeldud kaamerainstrument) on teinud tõeliselt vapustavaid pilte Maa-suurustest keerisevatest tormidest, mis on tihedalt kokku koondunud Jupiteri põhja- ja lõunapoolustele. Põhjapoolusel on ühte polaartsüklonit ümbritsemas kaheksa tormi ja lõunas tuvastati varakult veel viis tormi, mis paiknesid kesktormi ümber. Kuid hiljutisel möödalennul avastas Juno veel ühe, mis tärkas lõunas. Need tormid jäävad teadlastele mõistatuseks, kuidas nad tekkisid, miks tormid püsivad stabiilses konfiguratsioonis ega paista kõrvuti hõõrdudes üksteist katkestavat ja miks nad ei näe mõlemal poolusel ühesugused välja. Ülejäänud missiooni jooksul jätkab Juno nende tormide jälgimist, et näha, kas need püsivad või kaovad.
Suur Punane Laik on võib-olla Jupiteri suurim tunnus – selle pinnal on hiiglaslik märatsev torm. Kuigi teadlased nimetavad seda tormiks, on see tehniliselt antitsüklon. Sarnaselt tsüklonitele ja orkaanidele Maal on keskpunkt suhteliselt rahulik, kuid äärealadel puhuvad tuuled kiirusega 430–680 km/h.
Kuigi see on keerelnud üle Jupiteri vähemalt 200 aastat (nii kaua on selle suuruse kohta kirjalikke ülestähendusi kogutud), võib see tegelikult olla rohkem kui 350 aastat vana, kui sarnase tormi varajased vaatlused on tõepoolest seotud Suure Punase Laiguga. Kuid selle tohutu tunnuse kahanemine on aeglustunud – andmed selle suuruse kohta näitasid, et see vähenes 19. sajandil ja uuesti, kui NASA reisisondid 1979. aastal mööda lendasid (tol ajal oli see üle kahe korra Maa laiem). Kuid Juno on paljastanud, et see on nüüd Maast poolteist korda suurem. See kahanemine kiirenes märgatavalt 2019. aasta mais ja on nähtud, et tormilabad või helbed (tormi killud) murduvad lahti ümbritsevatesse piirkondadesse, samuti on täheldatud, et Täpist voolab välja tumeda materjali triipe, mis muudavad selle mulje, et kuigi torm hargneb lahti. Nii astronoomid, nii elukutselised kui ka amatöörid, jälgivad seda innukalt.
Tormid Jupiteril on püsivamad kui sarnased nähtused Maal. Orkaanid kasvavad ookeanide kohal ja maale jõudes hajuvad, sest maa aeglustab torme. Kuna aga Jupiteril pole pinda kui sellist, võivad tuuled kesta sajandeid – mõnikord isegi ühinevad suuremateks objektideks või ahmivad lihtsalt üles väiksemaid naabertorme, mis liiga lähedale jõuavad.
Arvatakse, et Suur Punane Laik on tõusuala, kus pilved tõusevad alt üles. Mõned tormid on valged, kuid paljud võtavad telliskivipunase värvi nagu see torm. Värvi täpset keemiat ja koostist tuleb veel kindlaks teha, kuid Suure Punase Laigu peamine pilvekiht on tõenäoliselt ammoniaak, nii et see võib olla tegur.
Kuigi me näeme selle laiust ja mõõdame selle suurust, on teadlased püüdnud välja selgitada, kui sügavale see torm tungib. Juno on suutnud paljastada, et selle Suure koha juured ulatuvad umbes 300 km kaugusele atmosfääri – see on 50–100 korda sügavamal kui Maa ookeanid. Veelgi enam, tormi alus on soojem kui tipus ja kuna tuuli seostatakse temperatuuride erinevustega (soe õhk tõuseb ja külm õhk vajub), seletab Suure Punase Laigu põhjas olev soojus mingil määral metsikut. tuuled, mida nähakse atmosfääri ülaosas.
Missiooni eesmärk 3: kaardistada gravitatsiooniväli ja magnetväli selle koletise planeedi ümber, mis annab aimu Jupiteri süvastruktuurist.
Üks Juno pardal olevatest instrumentidest on gravitatsiooniinstrument, mis mõõdab Jupiteri gravitatsioonilist tõmmet kosmoselaevale, kui see tiirleb ümber. Nii et kui Juno tunneb ühe piirkonna kohal lennates tugevamat puksiiri, võib see järeldada, et nähtavate pilvede all on midagi massiivsemat või tihedamat piirkonda, millest ta üle lendab. Nüüd, kui Juno on teinud Jupiteri ümber piisavalt tiire, et luua sellest globaalne pilt, saab gravitatsiooniandmeid kasutada selle gaasihiiglase tiheduskaardi koostamiseks ja paljastama, mis selle all on peidus.
Jupiteri tekke kohta on kaks juhtivat teooriat – kivine praht ühines aeglaselt kokku, moodustades tahke tuuma, mis kasvas siis piisavalt suureks, et selle gravitatsiooniline tõmbejõud pühkis kergema vesiniku ja heeliumi gaasi enda ümber tohutusse ümbrisesse ning teine idee on, et Jupiter sündis tihedast gaasitaskust, mis jäi Päikese ümber keerlema ja varises endasse ilma kivise tuumata. Kuna me ei saa piiluda otse Jupiteri keskmesse, on selle sisemine struktuur midagi, mis on teadlastest aastakümneid kõrvale hiilinud.
Kuid taas on Juno sellega edu saavutanud. Kuna Jupiteri gravitatsioon on erinevates piirkondades kiirendanud või aeglustunud, on teadlased suutnud gravitatsiooniinstrumendi abil jälgida massi jaotust planeedil. Andmed viitavad sellele, et Jupiteril on tuum, kuid mitte ootuspärane. See ei ole kompaktne kuul, mille keskel on selgelt määratletud serv, vaid see on hägune lahjendatud südamik, mis levib peaaegu poolel Jupiteri 143 000 km läbimõõdust. Selle põhjus on endiselt mõistatus, kuigi mõned on oletanud, et see võis tabada selle varajases elus, mis lõppes tuumamaterjali segunemisega vesinik-heeliumi ümbrisega, mis täidab suure osa ülejäänud planeedist. Seega ei ole Jupiteril tõenäoliselt tahket südamikku, kuid kuna ülemistest kihtidest pärinev gaas selle all olevates kihtides muljub ja kokku tõmbub, muudavad hüppeliselt tõusvad temperatuurid ja muljumisrõhk gaasi tõenäoliselt millekski eksootilisemaks – vedelaks metalliliseks vesinikuks (samamoodi). vanades termomeetrites leitud elavhõbedale). Temperatuur Jupiteri pilvedes on umbes miinus 145 kraadi Celsiuse järgi, kuid planeedi keskme lähedal on see palju kuumem - see võib olla umbes 24 000 kraadi Celsiuse järgi, mis muudaks selle Päikese pinnast kuumemaks.
Jupiteri sisemine struktuur mõjutab tema käitumise muid aspekte. Enne Juno missiooni teadsid teadlased hästi, et Jupiteril on uskumatult intensiivne magnetväli, kuid Juno magnetomeetri instrumendi tulemused on näidanud, et see on ebakorrapärasem ja tugevam, kui keegi oleks oodanud – umbes 10 korda tugevam kui kõige tugevam Maalt leitud magnetväli. .
Kosmoselaeva magnetomeeter, mis kaardistab gaasihiiglase suurt magnetvälja, leidis selle silmatorkava tulemuse oma esimesel orbiidil ümber Jupiteri ja nüüd, kui on kogutud piisavalt andmeid globaalse katvuse tagamiseks ja planeedi magnetvälja kaardistamiseks, on ilmnenud midagi väga kummalist. Magnetväli on tükiline ja ebaühtlane – mõnes kohas tugevam kui teises. Maa magnetvälja tekitab dünamo. Maa tahket tuuma ümbritseb elektrit juhtiv vedelik – vedel raud. Selle vedeliku pöörlemine tekitab meie planeedi magnetvälja. Meie planeedil on kaks poolust – põhja- ja lõunapoolus koos jõujoontega, mis sarnanevad varrasmagneti ümber olevale, nii et Maa sees oleks justkui varrasmagnet. Kuid Jupiteri magnetväli on natuke segane ja see on alahinnatud. Kujutage ette, et võtate vardamagneti, painutage seda nii, et see ei oleks täiesti sirge, seejärel purustate selle ühe otsa ja jagate teise otsa kaheks, enne kui asetate selle planeedile ebaselge nurga all. Põhjas tärkavad magnetvälja jooned pigem umbrohuna kui keskpunkti ümbert (see on kulunud ots) ja siis lõunas – osa jõujooned koonduvad ja sisenevad planeedile ümber selle lõunapooluse, kuid osad kogunevad planeedile tagasi. ekvaatorist veidi lõuna pool asuv piirkond, mis on nüüdseks saanud nime Suureks siniseks täpiks (veidi segadust tekitav, sest tegu pole tormiga). Jupiteri magnetvälja ebaühtlus viitab sellele, et magnetvälja võib tekitada dünamo abil pinnale lähemal, mitte sügavalt seest, nagu Maa.
Missiooni eesmärk 4: uurida Jupiteri magnetosfääri (planeeti ümbritsev piirkond, kus laetud osakesi mõjutab selle magnetväli), eriti selle pooluste läheduses. See annab uue ülevaate sellest, kuidas Jupiteri hiiglaslik magnetväli mõjutab selle atmosfääri ja aurorade teket.
Kuigi esmakordselt märkas seda kosmoselaev Voyager 1, muudab Juno polaarorbiidid selle suurepäraseks päikesesüsteemi võimsaimate virmaliste uurimiseks. Need katavad tohutuid piirkondi planeedi poolustel ja on sadu kordi energilisemad kui Maal asuvad aurorad. Juno polaarorbiit on võimaldanud ka jäädvustada vaateid Jupiteri lõunapoolsetele auroradele, mida on Maalt raske näha Jupiteri nurga tõttu meie Maaga seotud vaatest.
Aurorae põhjustavad kiirendatud laetud osakesed, mis põrkuvad planeedi atmosfääris aatomitega, mis seejärel vabastavad energiat valguse kujul. Maal on see Päikese (päikesetuule) laetud osakesed, mis interakteeruvad Maa atmosfääri aatomitega ja mille tulemuseks on suurejooneline valgus, mis näitab, et aurorad on. Laetud osakesed suunatakse Maa magnetvälja toimel planeedi poolustele ja tekkiv valgusshow ilmub nähtavas valguses. Jupiteri aurorad on samad põhinähtused, kuid neid ei põhjusta mitte ainult Päikeselt laetud osakesed, vaid ka ühelt selle kuult – Io. Kuid Jupiteri aurorad säravad eredalt ultraviolett- ja röntgenikiirguses (ja isegi muus valguses), mitte nähtavas valguses, nii et me ei näeks seda oma silmadega.
Kuid aeg-ajalt kasvavad aurorad uskumatu intensiivsusega ja see ei tulene hiiglaslikust päikesepõletusest. Io on vulkaaniliselt aktiivne kuu. Vulkanism on tingitud gravitatsioonilisest tõmbamisest selle pinnal ja sisemuses, mitte ainult Jupiterilt, vaid ka teistelt suurtelt lähedal tiirlevatelt Galilea kuudelt. See tõmbamine või loodete painutamine soojendab Io sisemust ja ajab selle pinnale purskama rea vulkaane. Io paiskab kosmosesse tohutul hulgal vääveldioksiidi ja gaasilist hapnikku ning see materjal ioniseerub või laetakse Jupiteri magnetvälja toimel ning moodustab Io orbiidi ümber sõõrikukujulise raja ehk toruse, mida nimetatakse Io plasmatoruseks. Aja jooksul interakteeruvad magnetosfääri osakesed Jovia atmosfääriga, et tekitada aurorasid, kuid mõnikord on aurorades ka heledaid laike, mis tulenevad laetud osakestest, mis voolavad otse Io-st Jupiteri atmosfääri.
Jupiteri suur magnetväli on selle kiire pöörlemise tulemus. Kuigi Jupiter on Maast kümme korda laiem, suudab see oma telje ümber pöörlema kaks ja pool korda kiiremini, tehes täispöörde vähem kui 10 tunniga. Nagu Juno on hakanud avastama, ei tekita magnetvälja Jupiteri tuum, vaid pigem selle pinnale lähemal asuv metalliline vesinikukiht. Jupiteri magnetosfäär (seda ümbritsev ruumipiirkond, mis mõjutab laetud osakesi) on suurem kui Päike! Ja tänu oma uskumatult tugevale magnetväljale ei peatu aurorad Jupiteril kunagi. Arvatakse, et ülikiire pöörlemine kiirendab laetud osakesi suurema löögiga tugevamalt Jupiteri atmosfääri.
Kuna aurorad Maal ja Jupiteril on samad nähtused, eeldasid teadlased, et Jupiteri atmosfääri paiskuvad laetud osakesed saavad energiat samamoodi nagu Maa atmosfääriga põrkuvad laetud osakesed. See tähendab, et kui laetud osakesed liiguvad spiraalselt ümber planeedi magnetvälja jõujoonte, tekitavad nad atmosfääri kohal asuvas ruumis elektrivoolu, nii et kui laetud osakesed liiguvad läbi selle ruumi, saavad nad energiapuhangu ja neid kiirendatakse – see on siis, kui need kiirendatud osakesed põrkuvad kokku aatom atmosfääris, et tekivad kõige energilisemad aurorad. Kuid Juno on järeldanud, et see sama mehhanism ei vastuta KÕIKI intensiivsete aurorade tekitamise eest Jupiteril. Esimesel möödalennul üle aurorae ei tuvastanud see laetud osakesi, mis tulid Jupiteri atmosfääri oodatult suurema löögiga, kuid järgmistel möödalendudel tuvastas see.
Üks võimalik seletus on see, et Jupiteri atmosfääri kohal on plasmapiirkond (ioniseeritud või laetud osakeste piirkond) ja nagu ookeanilainetel surfajad, võivad osakesed plasmas lained kiirendada. Aeglaselt saavad osakesed paljude lainetega suheldes energiat juurde ja need, mis saavad kõige rohkem energiat, võivad olla Jupiteri intensiivse aurora teine põhjus, kuid see on endiselt hüpotees, kuna teadlased ei ole välja töötanud, kuidas neid plasmalaineid saaks genereerida.
Juno tulevik
2012. aasta juunis pikendas NASA missiooni eluiga kuni 2021. aasta juulini. Juno ülimalt elliptiline orbiit, mis tooks selle planeedi lähedale vaid mõneks tunniks 53-päevasest orbiidist, pidi piirama pidevat kokkupuudet kiirgusega, et kaitsta kosmoselaeva tundlikke komponente. hävitamisest. Eeldati, et see kestab vaid mõneks tihedaks möödasõiduks, kuid see lendab endiselt tugevalt täna! Pikem 53-päevane orbiit tähendab, et vajalike teadusandmete kogumine võtab rohkem aega ja kuigi sellel on piiramatu kütuseallikas, kuna see töötab päikeseenergial, piirab missiooni üldist kestust tõenäoliselt eelarve, mitte kokkupuude reisimisest tuleneva kiirgusega. Jupiteri magnetosfääri kaudu (kuna sellel on seni hästi läinud).
Viimasel Jupiteri ümber tiirlemise kavandatud aastal jätkab Juno süvenemist Jupiteri saladustesse ja aitab anda oma missiooni eesmärkidele põhjalikumaid vastuseid. Oma missiooni poolel teel lõpetas see Jupiteri globaalse katvuse, ehkki jämedate üksikasjadega, kuid ülejäänud kuude jooksul teeb see orbiidid, mis on olnud eelmiste orbiitide vahel poolel teel, mis tähendab, et see suudab anda veelgi üksikasjalikuma pildi kogu planeedist. Kui sond jääb terveks, võib olla võimalus seda pikendada ka pärast selle peamise missiooni lõppu, kuid kosmoseaparaadi instrumentide olekut tuleb jälgida, et minimeerida soovimatu kokkupõrke oht Jupiteri kuudega, kui kosmoselaev ei tööta ja loomulikult tuleb eelarved üle vaadata.
Missiooni lõpus plaanib NASA kosmoseaparaadi Juno deorbiidile suunata, saates selle Jupiteri atmosfääri sukelduda – samamoodi nagu Galileo sond tegi 1995. aastal. Kui see tegi oma ohtlikku laskumist, tabas Galileo sond 640 tuulega. km/h ja kuumutati kahekordse temperatuurini, kui Päikese pinnal kogeti – just nii ootab Juno ees, kui ta karjub Jupiteri atmosfääri. Deorbiit on kavandatud 30. juuliks 2021 ja kontrollides kosmoselaeva selle hukkumisel, tagab see kosmoseaparaadi käitamise vastavalt NASA planeedikaitse juhistele, et see ei jääks kosmoseprügiks ega ohustaks saastumist kokkupõrkes teiste taevakehadega, kuna see tõenäoliselt laguneb, kui see sukeldub sügavamale Jupiteri atmosfääri. Kuid oma viimastel hetkedel annab see kahtlemata palju oodatud ja olulisi andmeid Jupiteri sisemuse kohta.
Kirjutas Dhara Patel – astronoomiahariduse ametnik (juuni 2020)