Webb enthüllt Geheimnisse über den Großen Roten Fleck

Obwohl Jupiter in klaren Nächten mit bloßem Auge sichtbar ist, hat er eine Atmosphäre, deren Glanz so schwach ist, dass eine detaillierte Beobachtung mit bodengestützten Teleskopen schwierig ist. Direkt unterhalb des Jupiteräquators ist jedoch leicht ein turbulenter und rötlicher Bereich zu erkennen, der als Großer Roter Fleck bezeichnet wird und zu einem charakteristischen Merkmal des Riesenplaneten geworden ist.

Mit einer Ausdehnung und Tiefe, die enthalten kann dreimal so groß wie die Erdeder größte antizyklonale Sturm im Sonnensystem, überraschte Wissenschaftler, die dank der Nah- und Mittelinfrarot-Empfindlichkeit des James Webb Space Telescope (Jwst) untersuchen konnten neue Details der oberen Atmosphäre des Jupiter direkt über dem Großen Roten Fleck.

Laut einer aktuellen Studie veröffentlicht in Naturastronomie von einem internationalen Forschungsteam unter der Leitung der University of Leicester, Großbritannien, durchgeführtRotes Auge des Jupiter würde eine Reihe von präsentieren neue Funktionen und eine komplexere Atmosphäre als erwartet. Die Entdeckung war möglich dank Integrierte Feldeinheit von NirSpec, das sich bei den ersten Beobachtungen im Jahr 2022 auf den Großen Roten Fleck konzentrierte und das Vorhandensein einer Vielzahl komplexer Strukturen, dunkler Bögen und heller Punkte in der oberen Atmosphäre des Jupiter entdeckte.

Die obere Schicht der Jupiteratmosphäre ist die Schnittstelle zwischen dem Magnetfeld des Planeten und der darunter liegenden Atmosphäre und besteht aus einer neutralen Thermosphäre und einer geladenen Ionosphäre. In dieser Region können Lichtspiele wie lebhafte Polarlichter beobachtet werden, die von vulkanischem Material angetrieben werden, das vom Jupitermond Io ausgestoßen wird. Näher am Äquator wird die Struktur der oberen Atmosphäre des Planeten durch das einfallende Sonnenlicht beeinflusst. Da Jupiter jedoch nur 4 % des Lichts empfängt, das die Erde erreicht, haben Astronomen dies bisher immer eher angenommen ruhig und homogen.

Allerdings trügt der Schein oft. Jwst-Beobachtungen in der Ionosphäre des Jupiter in niedrigen Breiten, wo sich der Große Rote Fleck befindet, zeigten unerwartete kleinräumige Intensitätsmerkmale wie z Bögen, Bänder und Flecken Dies deutet darauf hin, dass die Ionosphäre dort über überlappende Schwerewellen stark mit der unteren Atmosphäre gekoppelt ist und diese komplexe und komplizierte Morphologie erzeugt. „Vielleicht waren wir naiv und dachten, diese Region sei wirklich langweilig“, sagt er Henrik Melin von der University of Leicester, Erstautor der Studie. „Es ist tatsächlich genauso interessant wie das Nordlicht, wenn nicht sogar noch interessanter. Jupiter überrascht immer wieder.“

Das vom Weltraumteleskop aufgenommene Bild wurde aus sechs verschiedenen Aufnahmen mit einer Fläche von jeweils etwa 300 Quadratkilometern gewonnen und zeigte das vom Weltraumteleskop emittierte Infrarotlicht Wasserstoffmoleküle in der Ionosphäre des Jupiterüber 300 Kilometer über den Wolken des Großen Roten Flecks, wo Sonnenlicht Wasserstoff ionisiert und die Infrarotemission stimuliert.

Nach Angaben der Forschungsgruppe – an der unter anderem auch beteiligt ist Alessandro Mura des INAF in Rom – das von diesem Gebiet emittierte Licht könnte nicht nur durch Sonnenlicht, sondern auch durch Schwerewellen beeinflusst werden, die in der turbulenten unteren Atmosphäre um den Großen Roten Fleck erzeugt werden. Atmosphärische Wellen, die – auch auf der Erde vorhanden, aber weniger intensiv als auf dem Jupiter – in die Höhe zunehmen und die Struktur und Emissionen der oberen Atmosphäre verändern würden.

„Ein Mechanismus zur Veränderung der Struktur sind Schwerkraftwellen, ähnlich wie Wellen, die an einem Strand aufschlagen und Wellen im Sand erzeugen“, erklärt Melin. „Diese Wellen entstehen tief in der turbulenten unteren Atmosphäre rund um den Großen Roten Fleck und können an Höhe gewinnen, wodurch sich die Struktur und die Emissionen der oberen Atmosphäre verändern.“

Die Beobachtungen – Teil der ersten Daten, die James Webb im Programm sammelte Frühveröffentlichung Wissenschaft Nr. 1373 (Ers) der NASA – Ihr Ziel war es zunächst, die Temperaturen oberhalb des Großen Roten Flecks zu erforschen. „Der Ers-Vorschlag wurde 2017 verfasst“, erinnert er sich Imke de Pater, Forscher an der University of California und Co-Autor der Studie. „Die neuen Daten zeigten ganz andere Ergebnisse als unsere ursprünglichen Erwartungen.“

Die Atmosphäre des Jupiter erweist sich daher als weitaus faszinierender als erwartet, so sehr, dass sie das Team dazu drängt, weitere Beobachtungen zu planen, um die Bewegung der Wellen in der oberen Atmosphäre und die Energiebilanz der Region besser zu verstehen. Unterdessen werden die bisher gewonnenen Informationen wertvolle Unterstützung für die ESA-Mission Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) liefern, die am 14. April 2023 gestartet wird und detaillierte Beobachtungen des Gasriesen und seiner Monde Ganymed, Callisto und Europa zur Erforschung der Jupitermonde durchführen wird komplexe Umgebung mit einer Reihe fortschrittlicher Instrumente – Fernerkundung, geophysikalische und vor Ort – Charakterisierung sowohl als Planetenobjekte als auch als mögliche Lebensräume.

Mehr wissen:

• Weiter lesen Naturastronomie der Artikel „Ionosphärische Unregelmäßigkeiten bei Jupiter beobachtet durch JWST“, von Henrik Melin, J. O’Donoghue, L. Moore, TS Stallard, LN Fletcher, MT Roman, J. Harkett, ORT King, EM Thomas, R. Wang, PI Tiranti, KL Knowles, I. de Pater, T. Fouchet, PH Fry, MH Wong, BJ Holler, R. Hueso, MK James, GS Orton, A. Mura, A. Sánchez-Lavega, E. Lellouch, K. de Kleer und MR Showalter