NASA's James Webb-ruimtetelescoop, het meest ambitieuze en complexe ruimteobservatorium ooit gebouwd, zal zijn ongeëvenaarde infraroodcapaciteiten gebruiken om Jupiters Grote Rode Vlek te bestuderen, nieuw licht werpen op de raadselachtige storm en voortbouwen op gegevens die zijn geretourneerd door NASA's Hubble-ruimtetelescoop en andere observatoria.

De iconische storm van Jupiter staat op de lijst van doelen van de Webb-telescoop, gekozen door waarnemers met gegarandeerde tijd, wetenschappers die hielpen bij het ontwikkelen van de ongelooflijk complexe telescoop en een van de eersten die hem gebruikten om het universum te observeren. Een van de wetenschappelijke doelen van de telescoop is het bestuderen van planeten, inclusief de mysteries die nog steeds worden bewaard door de planeten in ons eigen zonnestelsel vanaf Mars en daarbuiten.

Leigh Fletcher, een senior research fellow in planetaire wetenschap aan de Universiteit van Leicester in het Verenigd Koninkrijk, is de hoofdwetenschapper bij de waarnemingen van de Jupiter-storm door de Webb-telescoop. Zijn team maakt deel uit van een grotere inspanning om verschillende doelen in ons zonnestelsel te bestuderen met Webb, onder leiding van astronoom Heidi Hammel, de executive vice president van de Association of Universities for Research in Astronomy (AURA). NASA selecteerde Hammel als interdisciplinair wetenschapper voor Webb in 2002.

"Webb's infraroodgevoeligheid vormt een prachtige aanvulling op Hubble-onderzoeken met zichtbare golflengten van de Grote Rode Vlek, " legde Hammel uit. "Hubble-beelden hebben opvallende veranderingen in de grootte van de Grote Rode Vlek onthuld gedurende de tientallen jaren lange levensduur van de missie."

Fletcher en zijn team zijn van plan om Webb's mid-infrared instrument (MIRI) te gebruiken om multispectrale kaarten van de Grote Rode Vlek te maken en de thermische, chemische en wolkenstructuren. De wetenschappers zullen infrarode golflengten kunnen waarnemen die licht kunnen werpen op de oorzaak van de iconische kleur van de plek. die vaak wordt toegeschreven aan de ultraviolette straling van de zon die in wisselwerking staat met stikstof, zwavel- en fosforhoudende chemicaliën die door krachtige atmosferische stromingen in de storm uit de diepere atmosfeer van Jupiter worden gehaald.

Fletcher legde uit dat het gebruik van MIRI om te observeren in het bereik van 5 tot 7 micrometer bijzonder onthullend zou kunnen zijn voor de Grote Rode Vlek, aangezien geen enkele andere missie Jupiter in dat deel van het elektromagnetische spectrum heeft kunnen waarnemen, en waarnemingen in dergelijke golflengten zijn niet mogelijk vanaf de aarde. Die golflengten van licht zouden de wetenschappers in staat kunnen stellen unieke chemische bijproducten van de storm te zien, die inzicht zou geven in de samenstelling ervan.

"We zullen op zoek gaan naar handtekeningen van chemische verbindingen die uniek zijn voor de [Grote Rode Vlek]... die verantwoordelijk kunnen zijn voor de rode chromoforen, " zei Fletcher. Chromoforen zijn de delen van moleculen die verantwoordelijk zijn voor hun kleur. Fletcher voegde toe:"Als we geen onverwachte chemie of aërosolsignaturen zien ... dan blijft het mysterie van die rode kleur mogelijk onopgelost."

De waarnemingen van Webb kunnen ook helpen bepalen of de Grote Rode Vlek warmte genereert en deze afgeeft aan de bovenste atmosfeer van Jupiter. een fenomeen dat de hoge temperaturen in die regio zou kunnen verklaren. Recent door NASA gefinancierd onderzoek toonde aan dat botsende zwaartekrachtgolven en geluidsgolven, veroorzaakt door de storm, kan de waargenomen warmte genereren, en Fletcher zei dat Webb mogelijk gegevens zou kunnen verzamelen om dit te ondersteunen.

"Alle golven geproduceerd door de krachtige convectieve activiteit binnen de storm moeten door de stratosfeer gaan voordat ze de ionosfeer en thermosfeer bereiken, "legde hij uit. "Dus als ze echt bestaan ​​en verantwoordelijk zijn voor het verwarmen van de bovenste lagen van Jupiter, hopelijk zullen we bewijs zien voor hun passage in onze gegevens."

Generaties astronomen hebben de Grote Rode Vlek bestudeerd; de storm wordt sinds 1830 gevolgd, maar het bestaat mogelijk al meer dan 350 jaar. De reden voor de lange levensduur van de storm blijft grotendeels een mysterie, en Fletcher legde uit dat de sleutel tot het begrijpen van de vorming van stormen op Jupiter is om getuige te zijn van hun volledige levenscyclus - groeien, krimpen, en uiteindelijk sterven. We hebben de vorm van de Grote Rode Vlek niet gezien, en het zal misschien niet snel sterven (hoewel het krimpt, zoals gedocumenteerd door afbeeldingen van NASA's Hubble Space Telescope en andere observatoria), dus wetenschappers moeten vertrouwen op het observeren van "kleinere en frissere" stormen op de planeet om te zien hoe ze beginnen en evolueren, iets dat Webb in de toekomst kan doen, zei Fletcher.

"Deze specifieke waarnemingen zullen de verticale structuur van de storm onthullen, wat een belangrijke beperking zal zijn voor numerieke simulaties van Jovian [Jupiter] meteorologie, ' legde hij uit. 'Als die simulaties kunnen helpen verklaren wat Webb in het infrarood waarneemt, dan zijn we een stap dichter bij het begrijpen hoe deze gigantische maalstromen zo lang leven."