Πέμπτη, 8 Μαρτίου 2018

Εντυπωσιακό και ταραχώδες το εσωτερικό του Δία. Jupiter’s Jet-Streams Are Unearthly

Νέες αποκαλύψεις από την αποστολή Juno. Τόσο ο εικονιζόμενος Νότιος Πόλος όσο και ο Βόρειος Πόλος του Δία κυριαρχούνται από ένα πλήθος εντυπωσιακών τυφώνων που δημιουργούν ένα βίαιο και χαοτικό περιβάλλον. This composite image, derived from data collected by the Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) instrument aboard NASA’s Juno mission to Jupiter, shows the central cyclone at the planet’s north pole and the eight cyclones that encircle it. Credits: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Το σκάφος Juno (Ήρα) της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA) έφερε στο φως νέα πράγματα άγνωστα, έως τώρα για τον Δία, σχετικά με το βαρυτικό πεδίο του, την χαοτική ατμόσφαιρά του, τη σύνθεση του εσωτερικού του και τους πολικούς κυκλώνες του.

Οι νέες αποκαλύψεις επιτρέπουν στους επιστήμονες να διαμορφώσουν μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα για τον μεγαλύτερο πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος.

This computer-generated image is based on an infrared image of Jupiter’s north polar region that was acquired on February 2, 2017, by the Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) instrument aboard Juno during the spacecraft’s fourth pass over Jupiter. Credits: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Έως σήμερα, οι αστρονόμοι δεν ήξεραν και πολλά πράγματα για το τι συμβαίνει κάτω από την εντυπωσιακή επιφάνεια του πλανήτη, παρά έκαναν κυρίως εικασίες. Όπως προκύπτει από τα νέα στοιχεία, το εσωτερικό του Δία είναι εξίσου εντυπωσιακό αλλά και ταραχώδες με το εξωτερικό του, καθώς διαθέτει μια περιστρεφόμενη «καρδιά» ρευστού υδρογόνου και ηλίου, τεράστιους αεροχείμαρρους που φθάνουν σε βάθος 3.000 χιλιομέτρων και εξωτικές ασυμμετρικές βαρυτικές ιδιότητες.

Οι ερευνητές έκαναν τέσσερις δημοσιεύσεις στο Nature. Η πρώτη μελέτη, με επικεφαλής τον καθηγητή αεροδιαστημικής Λουτσιάνο Ίες του Πανεπιστημίου Σαπιέντσα της Ρώμης, δείχνει ότι το βαρυτικό πεδίο του αέριου γίγαντα εμφανίζει μεγάλες διακυμάνσεις από τον βόρειο έως τον νότιο πόλο, πράγμα απρόσμενο για ένα ρευστό πλανήτη που περιστρέφεται γρήγορα. Οι διακυμάνσεις αυτές, αποδίδονται στην κυκλοφορία της ατμόσφαιρας και των ασύμμετρων ισχυρών ανέμων στο εσωτερικό του, οι οποίοι κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις και με διαφορετικές ταχύτητες.

This computer-generated image shows the structure of the cyclonic pattern observed over Jupiter’s south pole. Like in the North, Jupiter’s south pole also contains a central cyclone, but it is surrounded by five cyclones with diameters ranging from 3,500 to 4,300 miles (5,600 to 7,000 kilometers) in diameter. Credits: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Η δεύτερη έρευνα, με επικεφαλής τον καθηγητή πλανητικής επιστήμης Γιοχάι Κάσπι του Ινστιτούτου Επιστημών Weizmann του Ισραήλ, δείχνει ότι αυτοί οι «αεροχείμαρροι» φθάνουν σε βάθος έως 3.000 χιλιομέτρων, κάτω από την επιφάνεια των νεφών (περίπου στο ένα δωδέκατο της ακτίνας του πλανήτη). Επίσης, εκτιμάται ότι η ταραχώδης και βαριά ατμόσφαιρα του Δία καταλαμβάνει περίπου το 1% της συνολικής μάζας του πλανήτη, καταλαμβάνοντας πολύ μεγαλύτερο μέρος του Δία από ό,τι πίστευαν έως τώρα οι αστρονόμοι (στη Γη η ατμόσφαιρα καταλαμβάνει μόλις το ένα εκατομμυριοστό της μάζας της).

Η τρίτη μελέτη, με επικεφαλής τον πλανητικό επιστήμονα Τριστάν Γκιγιό του Πανεπιστημίου της Κυανής Ακτής στη Νίκαια, συμπέρανε ότι σε βάθος μεγαλύτερο των 3.000 χιλιομέτρων κάτω από τα νέφη, το βαθύ εσωτερικό του Δία είναι ένα πυκνό ρευστό που αποτελείται από ένα μίγμα υδρογόνου και ηλίου (με ίχνη μεθανίου και αμμωνίας), το οποίο όμως περιστρέφεται σαν μια στερεή μάζα. Στον πυρήνα του πλανήτη -όπου η πίεση είναι περίπου δέκα εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από ό,τι στην επιφάνεια της Γης- εκτιμάται ότι μέσα στο μεταλλικό αέριο υδρογόνο «πλέουν» -όπως τα κομματάκια κρέας σε μια σούπα- μεταλλικά στερεά πετρώματα.

Η τέταρτη έρευνα, με επικεφαλής τον Αλμπέρτο Αντριάνι του Ινστιτούτου Αστροφυσικής και Πλανητολογίας της Ρώμης, βρήκε ότι οι κυκλώνες ταχύτητας 350 χιλιομέτρων στους πόλους του Δία δημιουργούν πολυγωνικά σχήματα με μεγάλη διάρκεια. Στο βόρειο πόλο οκτώ κυκλώνες περιμετρικοί του πόλου περιστρέφονται γύρω από έναν άλλο κυκλώνα, ενώ στο νότιο πόλο πέντε τέτοιοι κυκλώνες κινούνται πέριξ ενός έκτου. Κάθε κυκλώνας έχει μέγεθος πολλών χιλιάδων χιλιομέτρων. Η αιτία και ο μηχανισμός του σχηματισμού αυτών των κυκλώνων παραμένουν άγνωστοι.

For hundreds of years, this gaseous giant planet appeared shrouded in colorful bands of clouds extending from dusk to dawn, referred to as zones and belts. The bands were thought to be an expression of Jovian weather, related to winds blowing eastward and westward at different speeds. This animation illustrates a recent discovery by Juno that demonstrates these east-west flows, also known as jet-streams penetrate deep into the planet's atmosphere, to a depth of about 1,900 miles (3,000 kilometers). Due to Jupiter's rapid rotation (Jupiter's day is about 10 hours), these flows extend into the interior parallel to Jupiter's axis of rotation, in the form of nested cylinders. Below this layer the flows decay, possibly slowed by Jupiter's strong magnetic field. The depth of these flows surprised scientists who estimate the total mass involved in these jet streams to be about 1% of Jupiter's mass (Jupiter's mass is over 300 times that of Earth). This discovery was revealed by the unprecedented accuracy of Juno's measurements of the gravity field. Credits: NASA/JPL-Caltech

Το Juno περιφέρεται από 2016 πέριξ του Δία με μια ελλειπτική τροχιά διάρκειας 53 ημερών. Ο αρχικός προγραμματισμός είναι ότι το σκάφος θα ολοκληρώσει την αποστολή του φέτος τον Ιούλιο, αλλά η NASA μπορεί να την παρατείνει. Το Juno είναι το δεύτερο σκάφος που τέθηκε σε τροχιά γύρω από το Δία, καθώς είχε προηγηθεί το Galileo μεταξύ 1995-2003. Όμως το Juno είναι το πρώτο που, χάρη στα εξελιγμένα όργανά του, μπορεί να 'δει' κάτω από τα πυκνά νέφη του πλανήτη.

Ο Δίας έχει διάμετρο περίπου 143.000 χιλιομέτρων, έναντι μόνο 12.750 χλμ. της Γης. Είναι τόσο μεγάλος, που στο εσωτερικό του χωράνε 1.300 πλανήτες σαν τη Γη.

Πηγές: The measurement of Jupiter’s asymmetric gravity field: http://nature.com/articles/doi:10.1038/nature25776 - Jupiter's atmospheric jet-streams extending thousands of kilometers deep: http://nature.com/articles/doi:10.1038/nature25793  - A suppression of differential rotation in Jupiter’s deep interior: http://nature.com/articles/doi:10.1038/nature25775 - Clusters of Cyclones Encircling Jupiter’s Poles: http://nature.com/articles/doi:10.1038/nature25491 - https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-juno-findings-jupiter-s-jet-streams-are-unearthly - http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=949364