Jupiterovi mlazni tokovi, više od 20 pojaseva sa brzinama do ~100 m/s, zarivaju hiljadama kilometara ispod oblaka do pritisaka koji su reda veličine ~100.000× zemaljskog. Juno-ova gravitaciona merenja ukazuju na razređeno jezgro i duboke, cilindrične tokove, dok ohmička disipacija nameće termička ograničenja. Mehanizmi koji zaustavljaju ili održavaju tokove (magnetni otpor, stabilni slojevi, helijumska kiša) ostaju nejasni — potrebna su nova posmatranja, sonde i napredni modeli.
Jupiterovi mlazni tokovi sežu duboko — otkrivaju unutrašnju dinamiku najveće planete
This image of Jupiter from NASA’s James Webb Space Telescope’s NIRCam (Near-Infrared Camera) shows stunning details of the majestic planet in infrared light. In this image, brightness indicates high altitude. (CREDIT: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatory of Paris), Leigh Fletcher (University of Leicester), Michael Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI))
Jupiter ne miruje: njegove prepoznatljive pruge i oluje otkrivaju moćne istočno-zapadne mlazne tokove koji sežu mnogo dublje nego što se ranije verovalo. Novi podaci, posebno iz misije Juno, i napredni modeli pokazuju da ti vetrovi prodiru hiljadama kilometara ispod oblaka i utiču na fizičku strukturu planete.
Glavni nalazi
Atmosfera Jupitera sadrži više od 20 jasno izraženih mlaznih tokova čije brzine dostižu ~100 m/s — više od tri puta snažnije od najjačih jet streamova na Zemlji. Analiza Juno-ovih izmena u gravitacionom polju pokazuje da ti zonalni tokovi penetriraju duboko i da su, naročito oko ±20° širine, raspoređeni cilindrično u skladu s brzim rotacionim oblikom planete. To ukazuje da vetrovi nisu samo plitki vremenski fenomen već deo opsežnije unutrašnje dinamike.
Graphic representation of Jupiter’s winds and internal structure. (CREDIT: Nature Communications)
Kako su došli do toga
Praćenje vetrova traje vekovima — od posmatranja teleskopima u vreme Galilea, preko sondi Voyager, Cassini i probe Galileo, pa do modernih opservatorija (Hubble, JWST) i Juno sonde. Cassini je 2000. omogućio dvodimenzionalno mapiranje brzina pri ~1 bar, dok je Galileo-sonda 1995. direktno registrovala lokalne profile do ~20 bar, ali verovatno u „hotspotu“.
Juno je donela prelomne dokaze: precizna merenja gravitacije i višeg reda harmonika ukazuju na razređeno jezgro (teži elementi rasprostrti na ~0,1–0,5 radijusa Jupitera) i na duboke, cilindrične mlazove. Nezavisna procena zasnovana na ohmičkoj disipaciji potvrđuje da oko pritisaka gde električna provodljivost raste (i gde se očekuje veća interakcija sa magnetnim poljem) postoji ograničenje dubine vetrova.
Details of the wind speeds (in meters per second) measured by the Webb telescope and the Hubble Space Telescope. (CREDIT: M.H. Wong, UC Berkeley; R. Hueso, University of the Basque Country; NASA; ESA; CSA; STScI; I. de Pater, UC Berkeley; T. Fouchet, Observatory of Paris; L. Fletcher, University of Leicester)
Otvorena pitanja
Iako gravitacioni podaci sugerišu dubinu vetrova, jasni dokazi da se vetrovi energijski sudaraju s Jupiterovim magnetnim poljem još nisu pronađeni. Ostaje nepoznato šta tačno zaustavlja ili ograničava prodor mlazova: predloženi mehanizmi su magnetni otpor, velike promene gustine i stabilni (nekonvektivni) slojevi, npr. sloj sa kišom helijuma ili duboka radijativna zona. Trenutni modeli više naginju ideji stabilnih slojeva, ali izvor takvog sloja nije potvrđen.
Pogon mlazova i meridionalne ćelije
Verovatni izvori momenta zavise od širine: izvan tropskog pojasa (van ~±17°) glavne kandidate čine turbulentni eddiji koji mogu prenositi moment iz malih u velike skale — bilo u plitkom vremenskom sloju ili kroz duboku konvekciju iz unutrašnjosti. Ekvatorijalna superrotacija je naročito zahtevan problem: mora postojati mehanizam koji dovodi pozitivni moment na ekvator; predlozi uključuju latentno oslobađanje toplote pri kondenzaciji vode, talasnu konvergenciju ili organizovanu duboku konvekciju.
Jupiter’s magnetosphere – a basic view. (CREDIT: NASA)
Juno-in Mikrotalasni Radiometar pronašao je naizmenične ćelije uspona i spuštanja u srednjim geografskim širinama — duboke meridionalne ćelije koje mogu transportovati toplotu i moment i koje verovatno povezane s turbulentnim procesima.
Šta sledi — posmatranja i modeli
Da bi se razjasnio mehanizam i struktura vetrova, potrebna su: dugoročna višebendna posmatranja (vidljivi, IR, mikrotalasni), atmosferske sonde koje bi ušle u različite regione radi vertikalnih profila vetra, temperature i sastava, i dalja analiza Juno-ovih podataka. Modeli sledeće generacije moraju objediniti radiativni transfer, fiziku oblaka, kondenzate i duboko unutrašnje zagrevanje, kao i preciznije jednačine stanja i tačnije lokacije separacije vodonika i helijuma.
Formation of baroclinic eddies in a rotating tank experiment. (CREDIT: DIYnamics Team)
Zaključak
Jupiterovi mlazni tokovi više nisu samo površinska vremenska pojava — oni su prozor u unutrašnju dinamiku džinovske planete, gde se prepliću gravitacija, rotacija, toplotni tokovi, magnetizam i hemija. Dalja posmatranja i napredni modeli ključni su za razumevanje kako funkcionišu gigantske planete u našem i drugim sistemima.
Izvor: Rezultati istraživanja dostupni u Nature Communications. Originalni tekst objavljen u The Brighter Side of News.
Pomozite nam da budemo bolji.
