Jupiter is misschien wel de grootste planeet in het zonnestelsel met een diameter van 11 keer die van de aarde, maar het verbleekt in vergelijking met zijn eigen magnetosfeer. Het magnetische domein van de planeet strekt zich ten minste 3 miljoen mijl (5 miljoen km) naar de zon uit en aan de achterkant helemaal naar Saturnus voor een totaal van 407 miljoen mijl of meer dan 400 keer de grootte van de zon.

Als we ogen hadden die aangepast waren om 's nachts de Jupitermagnetosfeer te zien, zijn traanachtige vorm zou zich gemakkelijk over meerdere graden van de hemel uitstrekken! Het is dan ook geen verrassing dat Jupiter's magnetische aura een van de grootste structuren in het zonnestelsel wordt genoemd.

Io, Jupiters binnenste van de vier grote manen van de planeet, draait diep in deze gigantische luchtbel. Ondanks zijn kleine formaat - ongeveer 200 mijl kleiner dan onze eigen maan - ontbreekt het niet aan superlatieven. Met naar schatting 400 vulkanen, velen van hen zijn nog steeds actief, Io is het meest vulkanisch actieve lichaam in het zonnestelsel. In de lage zwaartekracht van de maan, vulkanen spuwen zwavel, zwaveldioxidegas en fragmenten van basaltgesteente tot 500 km de ruimte in in prachtige, parapluvormige pluimen.

Eenmaal omhoog, elektronen rondgeslingerd door het krachtige magnetische veld van Jupiter treffen de neutrale gassen en ioniseren ze (strippen hun elektronen af). Geïoniseerde atomen en moleculen (ionen) zijn niet langer neutraal maar hebben een positieve of negatieve elektrische lading. Astronomen noemen zwermen geïoniseerde atomen plasma.

Jupiter draait snel, eens per 9,8 uur centrifugeren, de hele magnetosfeer meeslepen. Terwijl het voorbij Io draait, die vulkanische ionen worden ingehaald en meegesleurd voor de rit, die rond de planeet draait in een ring die de Io-plasmatorus wordt genoemd. Je kunt het je voorstellen als een gigantische donut met Jupiter in het "gat" en de smakelijke, ~8, 000 mijl dikke ring gecentreerd op Io's baan.

Dat is niet alles. Het magnetische veld van Jupiter koppelt ook de atmosfeer van Io aan de poolgebieden van de planeet, het pompen van Ionische ionen door twee "pijpleidingen" naar de magnetische polen en het genereren van een krachtige elektrische stroom die bekend staat als de Io-fluxbuis. Als brandweerlieden op brandpalen, de ionen volgen de magnetische veldlijnen van de planeet in de bovenste atmosfeer, waar ze inslaan en atomen opwekken, een ultraviolet-heldere pool van aurora voortbrengen binnen de algehele aurora van de planeet. Astronomen noemen het de magnetische voetafdruk van Io. Het proces werkt omgekeerd, te, aurora's uitzetten in de ijle atmosfeer van Io.

Io is de belangrijkste leverancier van deeltjes aan de magnetosfeer van Jupiter. Sommige van dezelfde elektronen die tijdens een eerdere uitbarsting zijn ontdaan van zwavel- en zuurstofatomen, keren terug om atomen te treffen die door latere ontploffingen zijn weggeschoten. Rond en rond gaan ze in een grote cyclus van microscopisch bombardement! De constante stroom van hoge snelheid, geladen deeltjes in de buurt van Io maken de regio tot een dodelijke omgeving, niet alleen voor mensen, maar ook voor elektronica van ruimtevaartuigen, de reden waarom NASA's Juno-sonde daar wegkomt na elke perijove of de dichtste nadering van Jupiter.

Maar er is veel te halen uit die plasmastromen. Astronomie Promovendus Phillip Phipps en assistent-professor astronomie Paul Withers van de Boston University hebben een plan bedacht om het Juno-ruimtevaartuig te gebruiken om Io's plasmatorus te onderzoeken om indirect de timing en stroom van materiaal van Io's vulkanen naar de magnetosfeer van Jupiter te bestuderen. In een paper gepubliceerd op 25 januari, ze stellen voor om veranderingen in het radiosignaal te gebruiken dat door Juno wordt verzonden terwijl het door verschillende delen van de torus gaat om te meten hoeveel spullen er zijn en hoe de dichtheid ervan in de loop van de tijd verandert.

De techniek wordt een radio-occultatie genoemd. Radiogolven zijn een vorm van licht, net als wit licht. En als wit licht, ze worden gebogen of gebroken wanneer ze door een medium zoals lucht gaan (of plasma in het geval van Io). Blauw licht wordt meer afgeremd en ervaart de meeste buiging; rood licht wordt minder vertraagd en het minst gebroken, de reden waarom rood de buitenste rand van een regenboog omzoomt en blauw de binnenkant. Bij radio-occultaties, breking resulteert in frequentieveranderingen veroorzaakt door variaties in de dichtheid van plasma in de torus van Io.

Het beste ruimtevaartuig voor de poging is er een met een polaire baan rond Jupiter, waar het tijdens elke baan een zuivere dwarsdoorsnede door verschillende delen van de torus snijdt. Raad eens? Met zijn polaire baan, Juno is de sonde voor de klus! De belangrijkste missie is om de zwaartekracht- en magnetische velden van Jupiter in kaart te brengen, dus een occultatie-experiment past goed bij missiedoelen. Vorige missies hebben slechts twee radio-occultaties van de torus opgeleverd, maar Juno kan mogelijk 24 dunk dichtslaan.

Omdat het artikel bedoeld was om aan te tonen dat de methode haalbaar is, het valt nog te bezien of NASA zal overwegen om wat extra punten aan Juno's huiswerk toe te voegen. Het lijkt een waardig en praktisch doel, een die ons begrip van hoe vulkanen aurorae creëren in de bizarre elektrische en magnetische omgeving van de grootste planeet verder zal verhelderen.