De Juno-missie van NASA heeft alle mogelijke verwachtingen overtroffen. Toen de sonde afgelopen juli na een reis van vijf jaar op Jupiter aankwam, werd hij het verste door zonne-energie aangedreven object van de aarde en vloog hij ook sneller dan enig ander object dat door mensen was gemaakt. De vliegroute van de sonde is dichter bij de donderende gasreus dan enig ander vaartuig dat daar eerder is geweest. En dit is het eerste ruimtevaartuig dat de mysterieuze polen van Jupiter zal passeren en, in tegenstelling tot de meeste veronderstellingen, zal ontdekken dat ze blauw zijn en geen strepen hebben die kenmerkend zijn voor de planeet.
Afgelopen augustus vloog Juno over Jupiter en verzamelde gegevens die wetenschappers sindsdien hebben gedecodeerd. Er zijn vandaag twee artikelen verschenen over de aurora's, de atmosfeer, de magnetische velden en de zwaartekrachtvelden van Jupiter. De atmosferische dynamiek van Jupiter is niet alleen minder dan gedacht te lijken op die van de aarde, ze is ook veel complexer en veranderlijker. Om Jupiter volledig te begrijpen, is een enkele sonde misschien niet voldoende. Gelukkig doet Juno het goed.
Het is de moeite waard om te beginnen met de bovenste atmosfeer en de aurora's van Jupiter. Wetenschappers wisten al dat de aurora borealis van Jupiter ons vertrouwde noorderlicht een doffe twinkeling maakt: ze zijn honderden keren energieker en beslaan een groter gebied dan de hele planeet Aarde. Juno gebruikt verschillende instrumenten om de energetische deeltjes van deze aurora's en de fysica die hun dynamiek beheersen te bestuderen. En als de gegevens van de eerste benadering ons in staat stellen om bepaalde conclusies te trekken, zijn de aurora's van Jupiter heel anders dan die op aarde.
"Ik wil echt interpreteren wat ik op een andere planeet op aarde heb gezien", zegt Jack Connerney, astrofysicus bij het Space Flight Center. Goddard bij NASA. 'Tot vorige week gingen elektronen in onze modellen van de aurora's van Jupiter de verkeerde kant op.'
Op aarde worden de elektronen van het magnetisch veld van de planeet opgewekt door de zonnewind en vervolgens naar de polen gestuurd, waar ze naar andere atomen en moleculen vliegen en een karakteristieke gloed uitzenden. Op Jupiter hebben de Juno-instrumenten ontdekt dat elektronen daadwerkelijk worden opgewonden als ze de poolgebieden verlaten.
Bovendien zijn alle aanwijzingen dat planetaire wetenschappers over het algemeen de atmosferische dynamiek van Jupiter verkeerd inschatten.
"Wetenschappers geloofden dat de zon de belangrijkste energiebron in de atmosfeer zou zijn", zegt Scott Bolton, Juno's hoofdonderzoeker en hoofdauteur van een ander artikel. 'Dus gingen ze ervan uit dat als we eenmaal onder het zonlicht waren, de deeltjes eenvoudig en gemakkelijk te zien zouden zijn.'
Maar alles bleek niet zo te zijn: de deeltjes van de atmosfeer van Jupiter zijn net zo gevarieerd en omlijnd als het beroemde gestreepte uiterlijk van de planeet. Van bijzonder belang is de equatoriale ammoniakgordel, die zich honderden kilometers uitstrekt tot aan de kern van de planeet - zover het Juno-instrument kon zien. Gebaseerd op de meest actuele modellen van de atmosfeer van Jupiter, zou dit helemaal niet zo moeten zijn.
Promotie video:
Vooral de diepe lagen van de atmosfeer van Jupiter waren actief: de magnetische en gravitatievelden die de sonde in kaart wil brengen.
"Als Jupiter slechts een grote en draaiende gasbal was, zouden er geen vreemde harmonischen in zijn zwaartekrachtveld moeten zijn", zegt Connerney. Maar de zwaartekracht van Jupiter is niet uniform, wat kan duiden op diepe convectie - veranderingen diep in Jupiter kunnen leiden tot zwaartekrachtfluctuaties op dezelfde manier als veranderingen in atmosferische druk het weer op aarde veranderen. Het magnetische veld van Jupiter bleek ook geografisch meer veranderlijk te zijn dan wetenschappers hadden verwacht.
Het team van Juno begrijpt nog steeds niet waarom de atmosfeer van Jupiter zo ongeorganiseerd is, hoewel Connerney durft te suggereren dat alle fluctuaties geassocieerd kunnen worden met diepe convectie, uitgedrukt in het zwaartekrachtveld, wat ook leidt tot een ongelijk magnetisch veld. "Achteraf gezien vragen we ons af waarom we dachten dat het simpel en saai zou worden", zegt Bolton.
Een gedetailleerd begrip van de atmosfeer van Jupiter zou wetenschappers kunnen helpen om enkele van de vreemdste kenmerken van de aarde te begrijpen. Bolton vergelijkt de equatoriale ammoniak van Jupiter met de tropische zone rond de evenaar van de aarde. "Het concept dat we op aarde hebben, is dat de streak evolueert omdat de lucht een oceaan heeft om van af te kaatsen", zegt Bolton. 'Maar Jupiter niet, dus waarom ziet alles er daar hetzelfde uit? Misschien begrijpen we iets fundamenteels niet over de atmosfeer. Misschien waren onze aannames over de aarde verkeerd."
Dezelfde overdracht van informatie kan worden toegepast op het magnetische veld van de aarde, dat moeilijk te bestuderen is omdat het diep onder de aardkorst wordt gegenereerd en gedeeltelijk wordt verduisterd door willekeurige ijzerafzettingen. Jupiter heeft geen korst en geen extra magneten om gegevens te verzamelen. Dit is de eerste keer dat we de kans hebben om naar een echte magnetische dynamo te kijken. Misschien hadden we met Jupiter moeten beginnen.
Al deze ontdekkingen dagen ons begrip van de ruimte uit - en niet alleen vanwege de resultaten. Meestal sturen wetenschappers eerst een sonde naar de planeet, gevolgd door een orbiter die is uitgerust met alle gegevensgadgets die de sonde zal verzamelen. Ons idee van hoe Jupiter en de reuzenplaneten werken, dat de afgelopen decennia is ontstaan, was te simpel.
En dat betekent dat we meer missies nodig hebben in de stijl van "Juno" - met meer banen, waardoor we een complete kaart van de planeet kunnen maken. Gelukkig deed deze sonde zijn werk. Het is pas het begin.
ILYA KHEL
