Die ersten Monate der Beobachtung des größten Planeten des Sonnensystems vom Juno-Raumschiff aus ermöglichten es, riesige zirkulierende polare Wirbelstürme, bislang unbekannte Strukturen und atmosphärische Bewegungen unter den sichtbaren Wolken des Jupiter zu erkennen und erste Informationen darüber zu erhalten, was sich am Fuß des Gasriesen befindet.
Die meisten Astronomen wussten fast nichts über den Riesenplaneten, als Juno 2011 die Erde verließ. Es war die Sonde, die nach Antworten auf Fragen zu Darm, Magnetfeld, Auroren und Strahlungsgürteln suchen und Bilder der Pole senden sollte.
Die Sonde hat die Erwartungen erfüllt, und die ersten Informationen sprechen eindeutig dafür - Jupiter ist nicht das, was man sich vorgestellt hat.
Das neue Bild von Jupiter: die ersten Ergebnisse der Mission Juno
Juno erreichte sein Ziel im Juli 2016 und absolvierte einen fünfjährigen interplanetaren Flug.
Er hat den Jupiter bereits sechs Mal umrundet und befindet sich auf einer ovalen Umlaufbahn, die sich am weitesten Punkt über mehrere Millionen Kilometer erstreckt und nur 3500 km von der Grenze der Atmosphäre entfernt ist. Jede Runde dauert 53 Tage.
Die wissenschaftlichen Instrumente von Juno sammeln Daten, während sich der Orbiter dem Jupiter nähert, indem er Plasma und Elektronen misst und den Darm des Planeten erforscht, um herauszufinden, was sich unter seiner wolkigen Atmosphäre verbirgt. Also!
Was wurde unter der sichtbaren Wolkenschicht entdeckt
Viele Wissenschaftler fanden, Jupiter sei innen relativ langweilig und einheitlich. Aber das war nur bis Juno ankam. Seit Jahrzehnten glauben Wissenschaftler, dass weitestgehend nichts unter der Wolkengrenze passiert, wo kein Sonnenlicht vorhanden ist.
Das heißt, Jupiter sollte überall gleich sein und es spielt praktisch keine Rolle, in welcher Tiefe er erforscht werden soll. Aber was entdeckt wurde, widerlegte alle Hypothesen.
Die Eingeweide der Atmosphäre unterscheiden sich stark von der sichtbaren Schicht, und sie sind sehr komplex und beweglich.
Das Juno-Radiometer kann unter die von der Erde aus sichtbare rot-orangefarbene Beschichtung blicken. Das Radiometer ist so konfiguriert, dass es Wärmestrahlung erfasst, die aus verschiedenen Schichten der Atmosphäre in einer Tiefe von 350 km freigesetzt wird.
Vor Beginn der Mission hatten die Wissenschaftler nach 100 km keine Veränderungen in der Atmosphäre erwartet. Stattdessen entdeckte Juno einen Ammoniakgürtel in der Nähe des Äquators, der sich tief in die Tiefe erstreckte, und Unterschiede in der Ammoniakkonzentration in anderen Breiten.
Es war absolut unerwartet. Ammoniak dringt sehr tief und auf völlig unterschiedliche Weise von den Spitzen der Atmosphäre aus vor. Es sinkt auf 350 km - die Grenze der Sichtbarkeit der Sondengeräte. Es ist möglich, dass der Ammoniakstreifen noch tiefer eindringen kann.
Worüber spricht das? Dieser Jupiter ist innerlich heterogen. Die Hypothese, dass unter Sonnenlicht alles homogen, langweilig und langweilig ist, war völlig falsch. Alles ist tatsächlich sehr unterschiedlich, je nachdem, wo die Forschung durchgeführt wird.
Die Ergebnisse deuten auf eine Zunahme der Ammoniakschichten weiter unten in der Atmosphäre hin, und ihre Konzentration ist völlig anders als oben auf den in den Bildern sichtbaren Zonen und Wolken.
Neue Kernelinformationen
Juno ermöglichte es, die Schwerkraft des Jupiter abzubilden und das Herz des Planeten aus einem ganz anderen Blickwinkel zu betrachten. Vor Beginn der Mission glaubten Wissenschaftler, dass Jupiter einen kleinen oder gar keinen Kern hat. Vielmehr erscheint das Entdeckte völlig unverständlich.
Möglicherweise gibt es einen Kern, der sehr groß ist. Es kann bereits gesagt werden, dass die Behauptungen über das Fehlen eines Kernels absolut unbegründet sind!
Schwerkraftdaten sind absolut inkonsistent mit einem kleinen kompakten Kern oder einem Nullkern und gut konsistent mit einem großen Kern. Ein solches Szenario erklärt auch das Verhalten des Atmosphärendarms und die Richtung der zonalen Winde.
Magnetfeld: Wasserstoff oder "Dynamo-Effekt"
Das Magnetfeld des Jupiter ist das stärkste aller Objekte im Sonnensystem. Eine mit einem Magnetometer ausgestattete Sonde, die den Verlauf und die Stärke des Feldes messen kann, machte hier neue Entdeckungen.
Bereits in den ersten Durchgängen wurde festgestellt, dass sich das Magnetfeld als unterschiedlich herausstellte und sich seine Intensität durch große Unterschiede auszeichnete. Die von Juno entdeckten Oszillationen lassen vermuten, dass das Schiff unerwartet nahe an der Quelle des Magnetfelds oder dem Bereich flog, von dem der „Dynamo-Effekt“ ausgeht.
Wissenschaftler vor der Mission dachten, dass ein Magnetfeld in einem globalen Becken mit flüssigem metallischem Wasserstoff erzeugt wurde, das sich in der Mitte des Jupiter irgendwo zwischen dem Zentrum des Planeten und der Atmosphäre befindet.
Bei ultrahohem Druck komprimiert, verwandelt sich die tiefe Wasserstoffschicht in eine Flüssigkeit und leitet Elektrizität. Das Magnetfeld erstreckt sich weit vom Jupiter entfernt und wird vom Sonnenwind wie der Schweif eines Kometen zurückgetragen. Die Blase des Magnetfeldes, Magnetosphäre genannt, ähnelt der Erde.
Möglicherweise liegt der "Dynamoeffekt" über dem Wasserstoffbereich.
Überraschung vom Jupiter: ein völlig anderer Blick an den Polen
Junos Kamera fotografierte die Pole und lieferte Bilder mit Dutzenden von zirkulierenden Stürmen, einige von der Größe der Erde. Zum ersten Mal habe ich es geschafft, diese unglaublichen, komplexen Strukturen zu sehen. Dies sind Zyklone und Antizyklone an allen Polen. Es wurde wirklich nicht erwartet, gesehen zu werden.
Die größte Überraschung war auch, dass Jupiter an den Polen nicht mit dem Äquator identisch ist. Unserer allgemeinen Ansicht nach hat Jupiter Zonen und Gürtel, den Großen Roten Fleck, und wir sehen diese Streifen. Wenn wir uns die Stangen ansehen, ist dort alles ganz anders.
Und mehr noch: Wolken über der Atmosphäre!
Die Sonde entdeckte „winzige“ Strukturen über der Wolkenschicht, die wie Linien aussahen. Dies sind Wolken, die von der riesigen Skala des Jupiters überschattet werden und sich in Höhen von bis zu 50 km befinden.
Sie bilden sich oberhalb der Wolkenschicht auf einem Niveau, bei dem die Temperatur sehr niedrig wird. Höchstwahrscheinlich handelt es sich dabei um Eiskristalle aus Wassereis und gefrorenem Ammoniak.
Junos nächste Annäherung an Jupiter ist für den 11. Juli angesetzt, wenn der Orbiter das erste Mal den Großen Roten Fleck überquert ...