science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Het was een turbulente start, maar Juno levert nu spectaculaire inzichten in Jupiter

Jupiters zuidpool, zoals gezien door NASA's Juno-ruimtevaartuig op 27 augustus 2016. Credit:NASA/SwRI/MSSS, verwerkt door R. Tkachenko

Er was veel opwinding toen het Juno-ruimtevaartuig in juli met succes bij Jupiter aankwam, na een reis van vijf jaar door het zonnestelsel. Een perfect afvuren van de motor plaatste het op zonne-energie aangedreven ruimtevaartuig in precies de juiste baan rond de gasreus. met de belofte van grote ontdekkingen te komen.

Nutsvoorzieningen, 150 dagen in de missie, Juno zou moeten zes of zeven dichte vluchten van Jupiter hebben gemaakt, wat betekent vliegen door het punt van zijn baan dat het dichtst bij de gigantische planeet is. Het is op dit punt dat het ruimtevaartuig de meeste van zijn belangrijke wetenschappelijke waarnemingen doet. Maar in werkelijkheid, we hebben tot nu toe slechts één wetenschapsintensieve vlucht gehad (in augustus), met een andere gepland deze maand (11 december). Dus wat gebeurde er?

Juno werd oorspronkelijk in een 53-daagse baan rond Jupiter geïnjecteerd. Het plan was om twee van deze lange banen te voltooien terwijl alle instrumenten werden gecontroleerd, voordat hij in oktober de motor opnieuw afvuurde om het ruimtevaartuig in een baan van 14 dagen dichter bij de planeet te brengen. Echter, kort voor de brand, het Juno-team meldde dat twee heliumkleppen - die een cruciale rol spelen bij het afvuren van de hoofdmotor - niet goed werkten. Dus in plaats van het ruimtevaartuig te riskeren door de motor af te vuren, het team besloot af te wachten en het probleem nader te analyseren. Het is altijd beter om een ​​gezonde, werkend ruimtevaartuig dan een oncontroleerbaar exemplaar.

Jupiter Marble Movie door Gerald Eichstädt met behulp van JunoCAM-gegevens. Krediet:NASA / JPL / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt.

Dat wil niet zeggen dat Juno nooit de 14-daagse baan zal bereiken, maar we verwachten nu in ieder geval de eerste helft van 2017 in deze 53-daagse baan te blijven. Maar als we er niet achter kunnen komen wat er met de kleppen aan de hand is, we zouden voor onbepaalde tijd in deze baan kunnen blijven, omdat Juno hierdoor geen extra stralingsblootstelling krijgt.

Vanuit een wetenschappelijk perspectief, deze verandering betekent alleen dat we de gegevens langzamer zullen verwerken - met 53 dagen tussen elke fly-by in plaats van 14. Juno zal nog steeds zijn volledige wetenschappelijke potentieel bereiken, maar wij wetenschappers zullen meer geduld moeten hebben dan we oorspronkelijk hadden gepland, evenals het herwerken van al onze zorgvuldig opgestelde plannen voor ondersteuning op aarde.

Nu de motorbrand is uitgesteld, De wetenschappelijke instrumenten van Juno zouden volledige dekking bieden tijdens de close-up op 19 oktober. Maar Juno ging onverwachts in "veilige modus" slechts 13 uur voor de fly-by.

JunoCAM-beelden van de noordelijke en zuidelijke poolgebieden van Jupiter. Krediet:NASA/SwRI/MSSS, verwerkt door R. Tkachenko

Veilige modi zijn ontworpen in software voor het geval de computer problemen ondervindt. Als dit gebeurt, al het niet-essentiële is uitgeschakeld, de computer herstart, het ruimtevaartuig zorgt ervoor dat zijn zonnepanelen op de zon gericht zijn om zijn vermogen te maximaliseren, en het wacht op verdere instructies van de aarde. Helaas, dit betekende dat er geen wetenschappelijke gegevens werden verkregen. Het kwam vijf dagen later uit de veilige modus, en missiemanagers zijn nu voorzichtig met de volgende nauwe benaderingen om te voorkomen dat het opnieuw gebeurt.

Wetenschap tot nu toe

Ondanks deze tegenslagen, Juno heeft al ongekende beelden van Jupiter gegeven die alleen maar hebben gediend om onze eetlust op te wekken voor wat er nog moet komen als het ruimtevaartuig in zijn groef komt.

De zuidpool van Jupiter met individuele stormkenmerken. Krediet:NASA/SwRI/MSSS, verwerkt door R. Tkachenko

Tijdens de eerste baan, Juno was een hele reeks kleurenafbeeldingen aan het verzamelen die burgerwetenschappers hebben verzameld in een drie maanden durende "marmeren film" - waardoor we mee kunnen rijden met deze robotverkenner, kijken naar de dans van de Galileïsche manen en het draaien van de dynamische bol van Jupiter. Voor mij, het ongelooflijke aan deze beelden is het uitkijkpunt:vanaf de aarde, we zien Jupiter alleen in volledige verlichting, maar Juno kan een beeld geven dat momenteel alleen deze robot kan:een halve maan Jupiter.

Vervolgens, op 27 augustus Juno dook naar binnen 2, 500 mijl van de wolkentoppen van Jupiter, het onthullen van het beste mensbeeld ooit van de noord- en zuidpool van Jupiter. In plaats van het gestreepte uiterlijk dat we allemaal kennen, de palen zien er totaal anders uit. Er zijn hier geen banden en zones, maar een veelvoud aan kleinschalige stormsystemen - gigantische wervelende cyclonen met vuurradstructuren die vermoedelijk in de loop van de tijd door de polaire atmosfeer dwalen.

Dit is nogal anders dan Saturnus, waar we strepen zien tot aan de polen en die bizarre noordelijke zeshoek. Het is vrij duidelijk uit deze vroege afbeeldingen dat er op geen van beide polen van Jupiter zo'n zeshoek is. De afbeeldingen hebben ook nachtwolken getoond die hoog boven de horizon uittorenen in de terminatorregio's, eerder als wolken die de laatste zonnestralen opvangen voor de nacht.

JIRAM infrared image of Jupiter, showing emission from Jupiter’s aurora (blue) and Jupiter’s internal glow with clouds in silhouette (red). Credit:NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

But Juno can do much more than take visible images. The JIRAM instrument from Italy has mapped the entire planet in the infrared, allowing us to see Jupiter's glowing internal heat and silhouetted clouds in more detail than we've ever been able to from Earth. The unique vantage point allows JIRAM to see Jupiter's aurora, glowing hot due to emissions from excited hydrogen ions in the upper atmosphere as they're bombarded by electrons moving along the magnetic field lines.

Not only can Juno see the aurora, but it can also listen to it. A radio wave detector can hear the emissions of the energetic particles that form the aurora, some of the strongest emissions in the solar system – giving us an impression of the structure of the plasma environment as Juno hurtles through the Jovian system.

Incredible structures in Jupiter’s southern aurora. Credit:NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Among the most hotly-anticipated results are those from the Microwave Radiometer, which is able to peer deeper inside Jupiter than ever before, probing hundreds of miles below the topmost cloud decks to reveal the inner workings of the giant planet's atmosphere. Even from a single fly-by in August, Juno has discovered that Jupiter continues to exhibit some kind of banded structure all the way down to these deep levels, and that its structure changes as we probe further down.

Like seeing only the tips of icebergs, Jupiter's stripey clouds are just the very top of a fascinating, variable layer that we'll explore in great depth as Juno continues its mission in 2017.

Comparing the striped appearance of Jupiter (right) to slices at ever increasing depth into the gas giant (left). Credit:NASA/JPL-Caltech/SwRI/GSFC

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.