Ozeanphysik erklärt unglaubliche Wirbelstürme auf Jupiter

Eine Vielzahl wirbelnder Wolken in Jupiters dynamischem Nord-Nord-Gemäßigten Gürtel ist in diesem Bild der NASA-Raumsonde Juno eingefangen. In der Szene erscheinen mehrere hellweiße „Pop-up“-Wolken sowie ein antizyklonaler Sturm, der als weißes Oval bekannt ist. Dieses farbverstärkte Bild wurde am 29. Oktober 2018 um 16:58 Uhr EDT aufgenommen, als die Raumsonde ihren 16. nahen Vorbeiflug an Jupiter durchführte. Bildnachweis: Verbessertes Bild von Gerald Eichstädt und Sean Doran (CC BY-NC-SA) basierend auf Bildern mit freundlicher Genehmigung von NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Bilder von NASA Satellit von Polarzyklonen auf Jupiter erlauben Wissenschaftlern, die Kräfte zu studieren, die sie antreiben.

Um Jupiter und seine 79 Monde rast die Raumsonde Juno, ein von der NASA finanzierter Satellit, der Bilder vom größten Planeten unseres Sonnensystems an die Forscher auf der Erde sendet. Diese Fotografien haben Ozeanographen die Rohstoffe für eine neue Studie geliefert, die heute (10. Januar 2022) in . veröffentlicht wurde Naturphysik das beschreibt die starken Turbulenzen an den Jupiterpolen und die physikalischen Kräfte, die die großen Wirbelstürme antreiben.

Die Hauptautorin Lia Siegelman, eine physikalische Ozeanographin und Postdoktorandin an der Scripps Institution of Oceanography an der University of California San Diego, beschloss, die Forschung fortzusetzen, nachdem sie festgestellt hatte, dass die Zyklone am Pol des Jupiter Ähnlichkeiten mit Ozeanwirbeln zu haben scheinen, die sie während ihrer Zeit als ein Doktorand. Mit einer Reihe dieser Bilder und Prinzipien, die in der geophysikalischen Fluiddynamik verwendet werden, lieferten Siegelman und Kollegen den Beweis für eine langjährige Hypothese, dass feuchte Konvektion – wenn heißere, weniger dichte Luft aufsteigt – diese Zyklone antreibt.

„Als ich die Fülle der Turbulenzen um die Jupiter-Zyklone mit all den Filamenten und kleineren Wirbeln sah, erinnerte mich das an die Turbulenzen, die man im Ozean um Wirbel sieht“, sagte Siegelman. „Diese sind beispielsweise auf hochauflösenden Satellitenbildern von Planktonblüten besonders deutlich.“

Siegelman sagt, dass das Verständnis des Energiesystems des Jupiter, das viel größer ist als das der Erde, uns auch helfen könnte, die physikalischen Mechanismen auf unserem eigenen Planeten zu verstehen, indem es einige Energiewege hervorhebt, die auch auf der Erde existieren könnten.

„In der Lage zu sein, einen so weit entfernten Planeten zu studieren und dort anwendbare Physik zu finden, ist faszinierend“, sagte sie. „Da stellt sich die Frage, gelten diese Prozesse auch für unseren eigenen blauen Punkt?“

Juno ist die erste Raumsonde, die Bilder der Pole des Jupiter aufnimmt; frühere Satelliten umkreisten die äquatoriale Region des Planeten und boten Ansichten des berühmten Roten Flecks des Planeten. Juno ist mit zwei Kamerasystemen ausgestattet, eines für Bilder mit sichtbarem Licht und ein weiteres, das mit dem Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM), einem Instrument der Raumsonde Juno, das von der italienischen Weltraumbehörde unterstützt wird, Wärmesignaturen erfasst.

Siegelman und Kollegen analysierten eine Reihe von Infrarotbildern, die die Nordpolarregion des Jupiter und insbesondere den Polarwirbelhaufen einfangen. Aus den Bildern konnten die Forscher Windgeschwindigkeit und -richtung berechnen, indem sie die Bewegung der Wolken zwischen den Bildern verfolgten. Als nächstes interpretierte das Team Infrarotbilder in Bezug auf die Wolkendicke. Heiße Regionen entsprechen dünnen Wolken, in denen man tiefer in die Atmosphäre des Jupiter sehen kann. Kalte Regionen stellen eine dicke Wolkendecke dar, die die Atmosphäre des Jupiter bedeckt.

Diese Erkenntnisse gaben den Forschern Hinweise auf die Energie des Systems. Da Jupiterwolken gebildet werden, wenn heißere, weniger dichte Luft aufsteigt, fanden die Forscher heraus, dass die schnell aufsteigende Luft in den Wolken als Energiequelle fungiert, die größere Skalen bis zu den großen zirkumpolaren und polaren Wirbelstürmen speist.

Juno erreichte das Jovian-System zum ersten Mal im Jahr 2016 und bot Wissenschaftlern einen ersten Blick auf diese großen polaren Wirbelstürme, die einen Radius von etwa 1.000 Kilometern haben. Es gibt acht dieser Zyklone am Nordpol des Jupiter und fünf am Südpol. Diese Stürme sind seit diesem ersten Blick vor fünf Jahren präsent. Forscher sind sich nicht sicher, wie sie entstanden sind oder wie lange sie im Umlauf sind, aber sie wissen jetzt, dass feuchte Konvektion sie erhält. Forscher stellten diese Energieübertragung erstmals nach der Beobachtung von Blitzen in Stürmen auf dem Jupiter auf.

Juno wird bis 2025 den Jupiter umkreisen und Forschern und der Öffentlichkeit gleichermaßen neuartige Bilder des Planeten und seines ausgedehnten Mondsystems liefern.

Referenz: „Feuchte Konvektion treibt eine gehobene Energieübertragung in den hohen Breiten des Jupiter an“ 10. Januar 2022, Naturphysik.
DOI: 10.1038 / s41567-021-01458-y

Seigelman wird durch das Scripps Institution of Oceanography Postdoctoral Program finanziert und arbeitet im Labor des physikalischen Ozeanographen William Young, dessen Arbeit von der National Science Foundation unterstützt wird.


Source: SciTechDaily by scitechdaily.com.

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