Juno onthult gigantische stormen en een sterk, onregelmatig magnetisch veld op Jupiter

Juno werd op 5 augustus 2011 gelanceerd en kwam in een baan om Jupiter op 4 juli 2016. De gegevens van de eerste scheervlucht op 27 augustus, waarbij Juno zo'n 4.000 kilometer boven het oppervlak van Jupiter vloog, zijn nu gepubliceerd in twee artikels in Science en in 44 artikels in de Geophysical Research Letters.

En die gegevens hebben al voor heel wat verrassingen gezorgd, zozeer zelfs dat wetenschappers spreken van een "totaal nieuwe Jupiter".

"We wisten toen we er naar toe gingen, dat Jupiter voor onverwachte zaken zou zorgen", zei Scott Bolton op de website van de NASA. "Maar nu we zijn aangekomen, ontdekken we dat Jupiter werkelijk van alle markten thuis is als het op verrassingen aankomt. Er gebeurt hier zoveel dat we niet verwacht hadden, dat we een stapje terug hebben moeten zetten en moeten beginnen nadenken over een totaal nieuwe Jupiter." Bolton is de belangrijkste onderzoeker voor het Juno-project van het Southwest Research Institute in San Antonio. 

Een aantal bevindingen die wat tot nu toe werd aangenomen in vraag stellen, zijn afkomstig van de camera van Juno, de JunoCam. De beelden van JunoCam tonen dat de beide polen van Jupiter bedekt zijn met kolkende stormen zo groot als de aarde, die dicht op elkaar zitten en tegen elkaar aanwrijven (de ovale elementen op de foto van de zuidpool bovenaan).

"We staan voor een raadsel in verband met hoe ze zich hebben kunnen vormen, hoe stabiel de configuratie is, en waarom de noordpool van Jupiter er niet hetzelfde uitziet als de zuidpool", zei Bolton. "We vragen ons af of dit een dynamisch systeem is, waarvan we nu slechts één stadium zien, en dat we in de loop van volgend jaar zullen zien verdwijnen, of dat het een stabiel systeem is en dat deze stormen rond elkaar draaien?"

Jupiter met zijn typische banden en de drie grootste manen van de planeet (de kleine vlekjes). (Foto: Juno/NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS via AP)

Een andere verrassing is afkomstig van de Microwave Radiometer (MWR) van Juno, die de thermische microgolf straling meet van de atmosfeer van Jupiter, van de top van de ammoniakwolken tot diep in de atmosfeer.

De gegevens van de MWR geven aan dat de bekende banden en verschillende zones op Jupiter mysterieus zijn. De band op de evenaar loopt helemaal door tot in de diepte, terwijl de banden en de zones op andere breedtegraden schijnen te veranderen in andere structuren.

Uit de gegevens valt af te leiden dat de ammoniak behoorlijk variabel is, en blijft toenemen zo ver als we kunnen zien met de MWR, wat een paar honderd kilometer diep is.

Reeds voor de Juno-missie was het bekend dat Jupiter het sterkste magnetisch veld in het zonnestelsel heeft. Metingen van de magnetosfeer van de reuzenplaneet met de magnetometer investigation (MAG) van Juno, geven aan dat het magnetisch veld van Jupiter zelfs nog sterker is dan verwacht werd op basis van de modellen, en dat het onregelmatiger van vorm is dan gedacht.

De gegevens van MAG wijzen uit dat het magnetisch veld met 7.766 Gauss de verwachtingen ver overtreft. 7.766 Gauss is volgens de NASA zo'n tien keer sterker dan het sterkste magnetisch veld dat op aarde gevonden wordt. 

"Juno geeft ons van nabij een zicht op het magnetisch veld van Jupiter dat we nog nooit eerder hadden", zei Jack Connerney, de op een na belangrijkste onderzoeker van de Juno-missie en de leider van het onderzoek naar het magnetische veld aan het Goddard Space Flight Center van de NASA.

"Wat we nu al kunnen zien is dat het magnetisch veld er bultig uitziet: op sommige plaatsen is het sterker en op andere zwakker. Die ongelijke verdeling laat veronderstellen dat het magnetisch veld opgewekt zou kunnen worden door een dynamo-werking dichter bij het oppervlak dan gedacht, boven de laag met metallische waterstof (vloeibare waterstof onder hoge druk die de eigenschappen van een metaal krijgt, nvdr). Elke scheervlucht die we uitvoeren brengt ons dichter bij het antwoord op de vraag waar en hoe de dynamo van Jupiter werkt", zei Connerney op de NASA-website.

Een samengestelde foto van Jupiter met aan de pool een aurora, poollicht, en onder de evenaar de "Grote rode vlek", een storm groter dan de aarde die al minstens 300 jaar lang woedt op Jupiter. (Foto: NASA/ESA/Hubble via AP)

Juno is ook ontworpen om de magnetosfeer aan de polen te bestuderen, en de oorsprong van de krachtige aurora's van Jupiter, het noorder- en zuiderlicht. Die poollichten worden veroorzaakt door deeltjes die energie oppikken en op de moleculen van de atmosfeer botsen. Uit de eerste waarnemingen van Juno valt af te leiden dat het proces op Jupiter anders lijkt te werken dan op aarde. 

Juno draait in een polaire baan rond Jupiter - over de polen -, en het grootste deel van elke omwenteling blijft de sonde een flink eind weg van de gasreus. Om de 53 dagen echter komt haar baan dichter bij Jupiter, van boven de noordpool, en dan volgt een twee uur durende voorbijgang van de noordpool naar de zuidpool, waarbij de acht wetenschappelijke instrumenten van Juno gegevens verzamelen en de JunoCam foto's neemt. Het downloaden van de zes megabytes aan data die gedurende die transit verzameld worden, kan anderhalve dag duren.

"Om de 53 dagen, scheren we schreeuwend voorbij Jupiter, en worden we bespoten door een brandweerspuit van wetenschap over Jupiter, en er zit altijd iets nieuws bij", zei Scott Bolton. "Op onze volgende scheervlucht op 11 juli, zullen we recht over een van de meest iconische zaken uit het hele zonnestelsel vliegen, iets dat elk schoolkind kent, de Grote rode vlek van Jupiter. Als iemand tot op de bodem kan uitzoeken wat er gebeurd onder die reusachtige, kolkende, rode wolken, is het wel Juno en haar wetenschappelijke instrumenten die door de wolken kunnen doordringen."

"We zijn opgewonden dat we deze eerste ontdekkingen kunnen delen, die ons helpen beter te begrijpen wat Jupiter zo fascinerend maakt", zei Diane Brown, de leider van het Juno-programma in het NASA-hoofdkwartier in Washington. "Het was een lange reis naar Jupiter, maar deze eerste resultaten tonen al aan dat het het geld meer dan waard was."

Een close-up van de Grote rode vlek, gemaakt door de Voyager 1-sonde. (Foto: NASA/Caltech/JPL)