Magnetische tornado’s onthullen de donkerste geheimen van Jupiter
Deze ovalen ter grootte van de Aarde bevinden zich aan de polen van Jupiter en zijn alleen op ultraviolette golflengtes te zien. Volgens een onderzoek onder leiding van astronomen van de universiteit van Californië in Berkeley verschijnen en verdwijnen ze blijkbaar willekeurig.

De donkere UV-ovalen van Jupiter bevinden zich, wanneer ze worden gezien, bijna altijd net onder de heldere poollichtzones bij elke pool. Deze zijn vergelijkbaar met het noorder- en zuiderlicht op Aarde.
De vlekken absorberen meer UV dan het omliggende gebied en daardoor lijken ze op afbeeldingen van de Hubble Space Teelscope donkerder.
Op jaarlijkse afbeeldingen van de planeet die door Hubble tussen 2015 en 2022 zijn gemaakt, verschijnt er 75% van de tijd een donkere UV-ovaal op de zuidpool, terwijl donkere ovalen slechts op één van de acht afbeeldingen van de noordpool voorkomen.
De donkere UV-ovalen duiden op ongewone processen die plaatsvinden in het sterke magnetische veld van Jupiter en die zich voortplanten naar de polen en diep in de atmosfeer, veel dieper dan de magnetische processen die het poollicht op Aarde produceren.
Donkere UV-ovalen werden door de Hubble voor het eerst in de jaren ’80 op de noord- en zuidpool gezien en vervolgens op de noordpool door de Cassini-ruimtesonde van de NASA die in 2000 langs de planeet vloog, maar ze trokken weinig aandacht.
In een nieuwe analyse van de Hubble-beelden ontdekten Troy Tsubota, student aan de universiteit van Californië, en zijn collega’s dat de ovalen een veelvoorkomend kenmerk waren op de zuidpool: ze telden acht zuidelijke donkere UV-ovalen tussen 1994 en 2022.
Op alle kaarten die de Hubble van de noordpool van Jupiter maakte vonden ze slechts 2 noordelijke donkere UV-ovalen.
De meeste Hubble-beelden waren vastgelegd als onderdeel van het OPAL-programma (Outer Planet Atmospheres Legacy).
Volgens Tsubota realiseerden ze zich in de eerste twee maanden dat deze OPAL-afbeeldingen in zekere zin een goudmijn waren en kon hij heel snel een analysepijplijn opzetten en alle afbeeldingen doorsturen om te zien wat ze kregen.
Toen realiseerden ze zich dat ze daadwerkelijk wat goede wetenschap en echte data-analyse konden doen en met medewerkers konden gaan praten over waarom deze donkere ovalen opduiken.
De auteurs wilden ook bepalen wat deze gebieden met dichte mist zou kunnen veroorzaken.
Ze bedachten dat de donkere ovaal waarschijnlijk van bovenaf wordt bewogen door een werveling die ontstaan wanneer de magnetische veldlijnen van de planeet wrijving ervaren op twee verre locaties: in de ionosfeer, waar ze eerder draaiende beweging detecteerden met behulp van telescopen op Aarde en in de laag heet, geïoniseerd plasma rond de planeet die door de vulkanische maan Io is uitgestoten.
De werveling draait het snelst in de ionosfeer en verzwakt geleidelijk naarmate hij elke diepere laag bereikt.
Net als een tornado die op stoffige grond landt, roert de diepste omvang van de vortex de mistige atmosfeer op om de dichte vlekken te creëren die de astronomen observeerden.
Het is niet duidelijk of de menging meer mist van onderaf opwerpt of extra mist genereert.
Op basis van de waarnemingen vermoeden de onderzoekers dat de ovalen zich in de loop van ongeveer een maand vormen en binnen een paar weken weer zijn verdwenen.
De mist in de donkere ovalen is 50 keer dikker dan de typische concentratie, wat suggereert dat het waarschijnlijk ontstaan door wervelende vortexdynamiek in plaats van chemische reacties die worden veroorzaakt door hoogenergetische deeltjes uit de bovenste atmosfeer, aldus Dr. Zhang, astronoom aan de universiteit van Californië in Santa Cruz.
De waarnemingen toonden aan dat de timing en locatie van deze energetische deeltjes niet correleren met het verschijnen van de donkere ovalen.
De bevindingen zijn wat het OPAL-programma was ontworpen te ontdekken: hoe atmosferische dynamiek in de reuzenplaneten van het zonnestelsel verschilt van wat we op Aarde weten.
Het bestuderen van verbindingen tussen verschillende atmosferische lagen is erg belangrij voor alle planeten, of het nu een exoplaneet, Jupiter of de Aarde is, aldus Dr. Michael Wong, astronoom aan de universiteit van Berkely.
Astronomen zien nu bewijs voor een proces dat alles in het hele Jupitersysteem met elkaar verbindt, van de interne dynamo tot de manen en hun plasmatorii tot de ionosfeer tot de atmosferische nevels.
Het vinden van deze voorbeelden helpt astronomen de planeet als geheel te begrijpen.
Het onderzoek Is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.
Artikel: T.K. Tsubota et al. UV-dark polar ovals on Jupiter as tracers of magnetosphere-atmosphere connections. Nat Astron, published online November 26, 2024; doi: 10.1038/s41550-024-02419-0
Eerste publicatie: 29 november 2024
Bron: sci-news