Sinds NASA's Voyager 1-ruimtevaartuig in maart langs Jupiter vloog, 1979, wetenschappers hebben zich afgevraagd over de oorsprong van de bliksem van Jupiter. Die ontmoeting bevestigde het bestaan ​​van Joviaanse bliksem, die al eeuwenlang werd getheoretiseerd. Maar toen de eerbiedwaardige ontdekkingsreiziger voorbij raasde, de gegevens toonden aan dat de met bliksem geassocieerde radiosignalen niet overeenkwamen met de details van de radiosignalen die door bliksem hier op aarde worden geproduceerd.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Natuur vandaag, wetenschappers van NASA's Juno-missie beschrijven de manieren waarop bliksem op Jupiter eigenlijk analoog is aan de bliksem van de aarde. Hoewel, in sommige opzichten, de twee soorten bliksem zijn elkaars tegenpolen.

"Het maakt niet uit op welke planeet je bent, bliksemschichten werken als radiozenders:ze zenden radiogolven uit wanneer ze door de lucht flitsen, " zei Shannon Brown van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, een Juno-wetenschapper en hoofdauteur van het artikel. "Maar tot Juno, alle bliksemsignalen opgenomen door ruimtevaartuigen [Voyagers 1 en 2, Galileo, Cassini] waren beperkt tot visuele detecties of van het kilohertz-bereik van het radiospectrum, ondanks een zoektocht naar signalen in het megahertz-bereik. Er werden veel theorieën aangeboden om het uit te leggen, maar geen enkele theorie zou ooit grip kunnen krijgen als het antwoord."

Voer Juno in, die sinds 4 juli in een baan om Jupiter draait, 2016. Een van de reeks zeer gevoelige instrumenten is het Microwave Radiometer Instrument (MWR), die de emissies van de gasreus registreert over een breed spectrum van frequenties.

"In de gegevens van onze eerste acht flybys, Juno's MWR detecteerde 377 bliksemontladingen, "zei Brown. "Ze zijn opgenomen in zowel het megahertz- als het gigahertz-bereik, dat is wat je kunt vinden met terrestrische bliksememissies. We denken dat de reden dat wij de enigen zijn die het kunnen zien, is dat Juno dichter bij de verlichting vliegt dan ooit tevoren, en we zoeken op een radiofrequentie die gemakkelijk door de ionosfeer van Jupiter gaat."

Terwijl de onthulling liet zien hoe Jupiter-bliksem vergelijkbaar is met die van de aarde, het nieuwe artikel merkt ook op dat waar deze bliksemschichten op elke planeet flitsen, eigenlijk heel anders is.

"De distributie van Jupiter-bliksem is binnenstebuiten ten opzichte van de aarde, ' zei Brown. 'Er is veel activiteit in de buurt van de polen van Jupiter, maar niet in de buurt van de evenaar. Je kunt het aan iedereen vragen die in de tropen woont - dit geldt niet voor onze planeet."

Waarom komen bliksemschichten samen in de buurt van de evenaar op aarde en in de buurt van de polen op Jupiter? Volg de hitte.

De aarde ontleent de overgrote meerderheid van haar warmte extern aan zonnestraling, met dank aan onze zon. Omdat onze evenaar de dupe is van deze zonneschijn, warme vochtige lucht stijgt (door convectie) daar vrijer op, die torenhoge onweersbuien voedt die bliksem produceren.

De baan van Jupiter is vijf keer verder van de zon dan de baan van de aarde, wat betekent dat de reuzenplaneet 25 keer minder zonlicht ontvangt dan de aarde. Maar ook al haalt de atmosfeer van Jupiter het grootste deel van zijn warmte uit de planeet zelf, dit maakt de zonnestralen niet irrelevant. Ze zorgen wel voor wat warmte, de evenaar van Jupiter meer opwarmen dan de polen - net zoals ze de aarde opwarmen. Wetenschappers geloven dat deze verwarming op de evenaar van Jupiter net genoeg is om stabiliteit te creëren in de bovenste atmosfeer, het remmen van de opstijging van warme lucht van binnenuit. De Polen, die deze warmte op het hoogste niveau niet hebben en daarom geen atmosferische stabiliteit, laat warme gassen uit het binnenste van Jupiter opstijgen, convectie aandrijven en zo de ingrediënten voor bliksem creëren.

"Deze bevindingen kunnen helpen om ons begrip van de samenstelling te verbeteren, circulatie en energiestromen op Jupiter, " zei Brown. Maar een andere vraag doemt op, ze zei. "Ook al zien we bliksem bij beide polen, waarom is het meestal opgenomen op de noordpool van Jupiter?"

In een tweede Juno-bliksempaper dat vandaag in Nature Astronomy is gepubliceerd, Ivana Kolmašová van de Tsjechische Academie van Wetenschappen, Praag, en collega's, presenteren de grootste database van door bliksem gegenereerde laagfrequente radio-emissies rond Jupiter (fluiters) tot nu toe. De dataset van meer dan 1, 600 signalen, verzameld door Juno's Waves-instrument, is bijna 10 keer het aantal dat is geregistreerd door Voyager 1. Juno detecteerde pieksnelheden van vier blikseminslagen per seconde (vergelijkbaar met de frequenties waargenomen bij onweersbuien op aarde), wat zes keer hoger is dan de piekwaarden die werden gedetecteerd door Voyager 1.

"Deze ontdekkingen konden alleen gebeuren met Juno, " zei Scott Bolton, hoofdonderzoeker van Juno van het Southwest Research Institute, San Antonio. "Onze unieke baan stelt ons ruimtevaartuig in staat dichter bij Jupiter te vliegen dan enig ander ruimtevaartuig in de geschiedenis, dus de signaalsterkte van wat de planeet uitstraalt is duizend keer sterker. Ook, onze microgolf- en plasmagolfinstrumenten zijn state-of-the-art, waardoor we zelfs zwakke bliksemsignalen kunnen oppikken uit de kakofonie van radio-emissies van Jupiter. "

NASA's Juno-ruimtevaartuig zal op 16 juli zijn 13e wetenschappelijke vlucht over de mysterieuze wolkentoppen van Jupiter maken.