De zuidpool van Jupiter heeft een nieuwe cycloon. De ontdekking van de enorme Jovische storm vond plaats op 3 november, 2019, tijdens de meest recente langsvlucht van Jupiter door NASA's Juno-ruimtevaartuig. Het was de 22e keer dat het ruimtevaartuig op zonne-energie wetenschappelijke gegevens verzamelde over de gasreus, slechts 2 stijgen, 175 mijl (3, 500 kilometer) boven de wolkentoppen. De flyby betekende ook een overwinning voor het missieteam, wiens innovatieve maatregelen het op zonne-energie aangedreven ruimtevaartuig uit de buurt hielden van wat een missie-eindigende eclips had kunnen zijn.

"De combinatie van creativiteit en analytisch denken heeft NASA opnieuw veel opgeleverd, " zei Scott Bolton, Juno hoofdonderzoeker van het Southwest Research Institute in San Antonio. "We realiseerden ons dat de baan Juno in de schaduw van Jupiter zou brengen, wat ernstige gevolgen kan hebben omdat we op zonne-energie werken. Geen zonlicht betekent geen stroom, dus er was een reëel risico dat we zouden doodvriezen. Terwijl het team probeerde uit te vinden hoe we energie konden besparen en onze kern verwarmd konden houden, de ingenieurs bedachten een geheel nieuwe uitweg uit het probleem:Jump Jupiter's shadow. Het was niets minder dan een geniale navigatie. Zie, eerste ding uit de poort aan de andere kant, doen we nog een fundamentele ontdekking."

Toen Juno in juli 2016 voor het eerst bij Jupiter aankwam, zijn infrarood- en zichtbaarlichtcamera's ontdekten gigantische cyclonen die de polen van de planeet omcirkelden - negen in het noorden en zes in het zuiden. Waren zij, zoals hun aardse broers en zussen, een voorbijgaand fenomeen, slechts enkele weken nodig hebben om zich te ontwikkelen en dan weg te ebben? Of zouden deze cyclonen, elk bijna net zo breed als de continentale VS, meer vaste armaturen zijn?

Bij elke vlucht de gegevens versterkten het idee dat vijf windstormen in een vijfhoekig patroon rond een centrale storm op de zuidpool wervelden en dat het systeem stabiel leek. Geen van de zes stormen vertoonde tekenen van toegeven om andere cyclonen toe te laten mee te doen.

"Het leek bijna alsof de poolcyclonen deel uitmaakten van een privéclub die weerstand leek te bieden aan nieuwe leden, ' zei Bolton.

Vervolgens, tijdens Juno's 22e wetenschapspas, een nieuwe, kleinere cycloon kwam tot leven en mengde zich in de strijd.

Het leven van een jonge cycloon

"Gegevens van Juno's Jovian Infrared Auroral Mapper [JIRAM]-instrument geven aan dat we van een vijfhoek van cyclonen rond een in het midden naar een zeshoekige opstelling zijn gegaan, " zei Alessandro Mura, een Juno co-onderzoeker bij het Nationaal Instituut voor Astrofysica in Rome. "Deze nieuwe toevoeging is kleiner van gestalte dan zijn zes meer gevestigde cycloonbroers:het is ongeveer zo groot als Texas. Misschien zullen JIRAM-gegevens van toekomstige flybys laten zien dat de cycloon even groot wordt als zijn buren."

De weerlaag aftasten tot 30 tot 45 mijl (50 tot 70 kilometer) onder de wolkentoppen van Jupiter, JIRAM vangt infrarood licht dat diep uit Jupiter komt. De gegevens wijzen op windsnelheden van de nieuwe cycloon met een gemiddelde van 225 mph (362 km/u) - vergelijkbaar met de snelheid die wordt gevonden in zijn zes meer gevestigde poolcollega's.

De JunoCam van het ruimtevaartuig heeft ook beelden van de nieuwe cycloon in zichtbaar licht verkregen. De twee datasets werpen licht op atmosferische processen van niet alleen Jupiter, maar ook van collega-gasreuzen Saturnus, Uranus en Neptunus, evenals die van gigantische exoplaneten die nu worden ontdekt; ze werpen zelfs licht op atmosferische processen van aardse cyclonen.

"Deze cyclonen zijn nieuwe weersverschijnselen die nog niet eerder zijn gezien of voorspeld, " zei Cheng Li, een Juno-wetenschapper van de Universiteit van Californië, Berkeley. "De natuur onthult nieuwe fysica met betrekking tot vloeistofbewegingen en hoe de atmosfeer van reuzenplaneten werkt. We beginnen het te begrijpen door middel van observaties en computersimulaties. Toekomstige Juno-flyby's zullen ons helpen ons begrip verder te verfijnen door te onthullen hoe de cyclonen in de loop van de tijd evolueren."

Schaduw springen

Natuurlijk, de nieuwe cycloon zou nooit zijn ontdekt als Juno tijdens de zonsverduistering was doodgevroren toen Jupiter tussen het ruimtevaartuig en de warmte- en lichtstralen van de zon kwam.

Juno navigeert sinds 2011 in de diepe ruimte. Op 4 juli kwam het in een eerste 53-daagse baan rond Jupiter, 2016. Oorspronkelijk de missie was van plan om de baan een paar maanden later te verkleinen om de periode tussen wetenschappelijke flybys van de gasreus te verkorten tot elke 14 dagen. Maar het projectteam adviseerde NASA om af te zien van het verbranden van de hoofdmotor vanwege zorgen over het brandstoftoevoersysteem van het ruimtevaartuig. Juno's 53-daagse baan biedt alle wetenschap zoals oorspronkelijk gepland; het duurt alleen langer om dat te doen. Juno's langere leven bij Jupiter heeft geleid tot de noodzaak om de schaduw van Jupiter te vermijden.

"Sinds de dag dat we in een baan rond Jupiter kwamen, we zorgden ervoor dat het 24/7 baadde in het zonlicht, " zei Steve Levin, Juno-projectwetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. "Onze navigators en ingenieurs vertelden ons dat er een dag van afrekening zou komen, wanneer we ongeveer 12 uur in de schaduw van Jupiter zouden gaan. We wisten dat voor zo'n lange periode zonder stroom, ons ruimtevaartuig zou hetzelfde lot ondergaan als de Opportunity rover, toen de lucht van Mars zich vulde met stof en de zonnestralen blokkeerden om de zonnepanelen te bereiken."

Zonder dat de zonnestralen kracht leveren, Juno zou onder de geteste niveaus worden gekoeld, uiteindelijk leegraken van de batterijcellen onherstelbaar. Dus bedacht het navigatieteam een ​​plan om "over de schaduw te springen, " het ruimtevaartuig net genoeg manoeuvreren zodat zijn baan de zonsverduistering zou missen.

"In de diepe ruimte, je bent in de zon of je hebt geen zonlicht; er is echt geen tussenweg, ' zei Levin.

De navigators berekenden dat als Juno weken voor 3 november een raketbrand zou uitvoeren, terwijl het ruimtevaartuig zo ver in zijn baan van Jupiter was als het kan, ze zouden het traject voldoende kunnen wijzigen om de eclips de slip te geven. De manoeuvre zou gebruik maken van het reactiecontrolesysteem van het ruimtevaartuig, die aanvankelijk niet bedoeld was om te worden gebruikt voor een manoeuvre van deze omvang en duur.

Op 30 september om 19:46 uur EDT (16:46 PDT), de verbranding van het reactiecontrolesysteem begon. Het eindigde 10 ½ uur later. De voortstuwende manoeuvre - vijf keer langer dan enig eerder gebruik van dat systeem - veranderde de omloopsnelheid van Juno met 126 mph (203 km / u) en verbruikte ongeveer 160 pond (73 kilogram) brandstof. Vierendertig dagen later, De zonnepanelen van het ruimtevaartuig bleven zonlicht onverminderd omzetten in elektronen terwijl Juno zich voorbereidde om opnieuw over de wolkentoppen van Jupiter te schreeuwen.

"Dankzij onze navigators en ingenieurs, we hebben nog steeds een missie, "zei Bolton. "Wat ze deden is meer dan alleen onze ontdekking van de cycloon mogelijk maken; ze maakten de nieuwe inzichten en onthullingen over Jupiter mogelijk die voor ons liggen."