Een mysterie was of de jets alleen in de bovenste atmosfeer van de planeet bestaan ​​- net als de eigen jetstreams van de aarde - of dat ze in het gasvormige binnenste van Jupiter duiken. Als dat laatste waar is, het zou aanwijzingen kunnen onthullen over de interne structuur en interne dynamiek van de planeet.

Nutsvoorzieningen, UCLA-geofysicus Jonathan Aurnou en medewerkers in Marseille, Frankrijk, hebben voor het eerst de jets van Jupiter in het laboratorium gesimuleerd. Hun werk toont aan dat de wind zich waarschijnlijk duizenden kilometers onder de zichtbare atmosfeer van Jupiter uitstrekt.

Dit onderzoek is vandaag online gepubliceerd in Natuurfysica .

"We kunnen deze functies in een computer maken, maar we konden ze niet laten gebeuren in een lab, " zei Aurnou, een UCLA hoogleraar aarde, planetaire en ruimtewetenschappen, die het afgelopen decennium computermodellen van wervelende winden heeft bestudeerd. "Als we een theoretisch begrip van een systeem hebben, we zouden in staat moeten zijn om een ​​analoog model te creëren."

De uitdaging om wervelende winden in het laboratorium na te bootsen, was het bouwen van een model van een planeet met drie belangrijke attributen die nodig werden geacht voor de vorming van jets:snelle rotatie, turbulentie en een "krommingseffect" dat de bolvorm van een planeet nabootst. Eerdere pogingen om jets in een laboratorium te maken mislukten vaak omdat onderzoekers hun modellen niet snel genoeg konden draaien of genoeg turbulentie konden creëren, zei Aurno.

De doorbraak voor Aurnou's team was een nieuw stuk laboratoriumapparatuur. De onderzoekers gebruikten een tafel gebouwd op luchtlagers die met 120 omwentelingen per minuut kan draaien en een belasting van maximaal 1 ondersteunt. 000 kilogram (ongeveer 2, 200 pond), wat betekent dat het een grote tank vloeistof met hoge snelheid zou kunnen ronddraaien op een manier die de snelle rotatie van Jupiter nabootst.

De wetenschappers vulden een industrieel afval met 400 liter (ongeveer 105 gallons) water en plaatsten het op tafel. Toen de container draaide, water werd tegen de zijkanten gegooid, vormde een parabool die het gekromde oppervlak van Jupiter benaderde.

"Hoe sneller het ging, hoe beter we de enorm sterke effecten van rotatie en kromming op planeten nabootsten, " zei Aurnou. Maar het team ontdekte dat 75 omwentelingen per minuut een praktische limiet was:snel genoeg om de vloeistof in een sterk gebogen vorm te dwingen, maar langzaam genoeg om te voorkomen dat er water uitstroomt.

Terwijl het blikje draaide, wetenschappers gebruikten een pomp onder de valse vloer om water door een reeks inlaat- en uitlaatgaten te laten circuleren, die turbulentie veroorzaakte - een van de drie kritieke omstandigheden voor het experiment. Die turbulente energie werd gekanaliseerd in het maken van jets, en binnen enkele minuten was de waterstroom veranderd in zes concentrische stromen die in afwisselende richtingen bewogen.

"Dit is de eerste keer dat iemand heeft aangetoond dat sterke jets die lijken op die op Jupiter zich kunnen ontwikkelen in een echte vloeistof, ' zei Aurnou.

De onderzoekers concludeerden dat de jets diep waren omdat ze ze op het wateroppervlak konden zien, ook al hadden ze turbulentie op de bodem geïnjecteerd.

De onderzoekers kijken ernaar uit om hun voorspellingen te testen met echte gegevens van Jupiter, en ze zullen niet lang hoeven te wachten:NASA's Juno-ruimtesonde draait op dit moment in een baan om Jupiter, het verzamelen van gegevens over de atmosfeer, magnetisch veld en interieur. De eerste resultaten van de Juno-missie werden gepresenteerd tijdens de bijeenkomst van de American Geophysical Union in december in San Francisco, en Aurnou was erbij.

"De Juno-gegevens van de allereerste flyby van Jupiter toonden aan dat structuren van ammoniakgas zich over 60 mijl in het binnenste van Jupiter uitstrekten, wat een grote schok was voor het wetenschappelijke team van Juno, " zei Aurnou. "UCLA-onderzoekers zullen een belangrijke rol spelen bij het verklaren van de gegevens."

Dit jaar, Aurnou en zijn team zullen supercomputers gebruiken in het Argonne National Laboratory in Argonne, Illinois, om de dynamiek van het interieur en de atmosfeer van Jupiter te simuleren. Ze zullen ook hun werk in het laboratorium in Marseille voortzetten om de simulatie van de draaitafel complexer en realistischer te maken.

Een doel is om een ​​dunne, stabiele vloeistoflaag bovenop het ronddraaiende water, die zou functioneren als de dunne buitenste laag van de atmosfeer van Jupiter die verantwoordelijk is voor het weer van de planeet. De onderzoekers denken dat dit hen zal helpen functies zoals de beroemde Grote Rode Vlek van Jupiter te simuleren.