Webb upptäcker ny egenskap i Jupiters atmosfär

Webbteleskop Astronomi

Jupiter har några av de mest iögonfallande atmosfäriska egenskaperna i vårt solsystem. Planetens stora röda fläck, som är tillräckligt stor för att omsluta jorden, är nästan lika välkänd som några av de olika floderna och bergen på den planet som vi kallar vårt hem.

Men precis som jorden är Jupiter ständigt föränderlig, och det finns mycket om planeten som vi ännu inte har lärt oss. NASA:s James Webb Space Telescope håller på att lösa några av dessa mysterier och avslöjar nya egenskaper hos Jupiter som vi aldrig har sett förut, bland annat en höghastighetsjet som rusar över planetens ekvator.

Även om jetströmmen inte är lika visuellt uppenbar eller fantastisk som några av Jupiters andra kännetecken, ger den forskarna en otrolig inblick i hur lagren i planetens atmosfär interagerar med varandra, och hur Webb kommer att hjälpa till i dessa undersökningar i framtiden.

NASA:s James Webb Space Telescope har upptäckt en ny, aldrig tidigare skådad egenskap i Jupiters atmosfär. Den snabba jetströmmen, som är mer än 4 800 kilometer bred, befinner sig över Jupiters ekvator ovanför de huvudsakliga molndäcken. Upptäckten av denna jetström ger insikter i hur lagren i Jupiters berömda turbulenta atmosfär interagerar med varandra, och hur Webb är unikt kapabel att spåra dessa egenskaper.

”Det här är något som överraskade oss totalt”, säger Ricardo Hueso vid Baskiens universitet i Bilbao, Spanien, huvudförfattare till den artikel som beskriver resultaten. ”Det vi alltid har sett som suddiga dis i Jupiters atmosfär framträder nu som skarpa drag som vi kan spåra tillsammans med planetens snabba rotation.”

Forskargruppen analyserade data från Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera) som fångades i juli 2022. Early Release Science-programmet – som leds gemensamt av Imke de Pater från University of California, Berkeley och Thierry Fouchet från Observatory of Paris – utformades för att ta bilder av Jupiter med 10 timmars mellanrum, eller en Jupiterdag, i fyra olika filter, vart och ett unikt för att upptäcka förändringar i små särdrag på olika höjder i Jupiters atmosfär.

”Även om olika markbaserade teleskop, rymdfarkoster som NASA:s Juno och Cassini samt NASA:s rymdteleskop Hubble har observerat det jovianska systemets föränderliga vädermönster, har Webb redan gett nya resultat om Jupiters ringar, satelliter och dess atmosfär”, noterade de Pater.

Även om Jupiter skiljer sig från jorden på många sätt – Jupiter är en gasjätte, jorden är en stenig, tempererad värld – har båda planeterna skiktade atmosfärer. Våglängder i infrarött, synligt, radio- och ultraviolett ljus som observeras av dessa andra uppdrag upptäcker de lägre, djupare skikten i planetens atmosfär – där gigantiska stormar och ammoniakismoln finns.

Astronomer som använder NASA:s James Webb Space Telescope har upptäckt en jetström med hög hastighet som rör sig över Jupiters ekvator ovanför de huvudsakliga molndäcken. Jetströmmen rör sig med en hastighet av 515 kilometer per timme. Den befinner sig på cirka 40 kilometers höjd i Jupiters lägre stratosfär, precis ovanför de troposfäriska dimmorna intill gränsen mellan skikten. Jupiter har en skiktad atmosfär, och den här illustrationen visar hur Webb har en unik förmåga att samla in information från högre skikt i atmosfären än tidigare. Forskarna kunde använda Webb för att identifiera vindhastigheter i olika lager av Jupiters atmosfär för att isolera höghastighetsjetstrålen. Observationerna av Jupiter gjordes med 10 timmars mellanrum, eller en Jupiterdag, i tre olika filter, som var och ett har en unik förmåga att upptäcka förändringar i små särdrag på olika höjder i Jupiters atmosfär.

Kredit: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatory of Paris), Leigh Fletcher (University of Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley), Illustration: Andi James (STScI)
Kredit: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatory of Paris), Leigh Fletcher (University of Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley), Illustration: Andi James (STScI)

Å andra sidan är Webbs blick längre in i det nära infraröda än tidigare känslig för de högre skikten av atmosfären, cirka 25-50 kilometer över Jupiters molntoppar. I bilder i det nära infraröda området framträder dis på hög höjd vanligtvis suddigt, med ökad ljusstyrka över ekvatorialområdet. Med Webb kan finare detaljer urskiljas inom det ljusa, disiga bandet.

Den nyupptäckta jetströmmen rör sig med en hastighet på ca 320 miles per timme (515 kilometer per timme), dubbelt så mycket som en kategori 5-orkan här på jorden. Den befinner sig cirka 40 kilometer ovanför molnen, i Jupiters lägre stratosfär.

Genom att jämföra de vindar som observerats av Webb på hög höjd med de vindar som observerats i djupare lager av Hubble, kunde teamet mäta hur snabbt vindarna förändras med höjden och genererar vindskjuvningar.

Medan Webbs utsökta upplösning och våglängdstäckning gjorde det möjligt att upptäcka små moln som användes för att spåra jetstrålen, var de kompletterande observationerna från Hubble som gjordes en dag efter Webbobservationerna också avgörande för att fastställa grundtillståndet i Jupiters ekvatoriala atmosfär och observera utvecklingen av konvektiva stormar i Jupiters ekvator som inte var kopplade till jetstrålen.

”Vi visste att de olika våglängderna hos Webb och Hubble skulle avslöja den tredimensionella strukturen hos stormmoln, men vi kunde också använda tidpunkten för data för att se hur snabbt stormar utvecklas”, tillade teammedlemmen Michael Wong från University of California, Berkeley, som ledde de tillhörande Hubble-observationerna.

Forskarna ser fram emot ytterligare observationer av Jupiter med Webb för att avgöra om jetstrålens hastighet och höjd förändras över tiden.

”Jupiter har ett komplicerat men repeterbart mönster av vindar och temperaturer i sin ekvatoriella stratosfär, högt över vindarna i molnen och diset som mäts med dessa våglängder”, förklarar teammedlemmen Leigh Fletcher från University of Leicester i Storbritannien. ”Om styrkan hos denna nya jetstråle är kopplad till detta oscillerande stratosfäriska mönster kan vi förvänta oss att jetstrålen varierar avsevärt under de kommande 2 till 4 åren – det kommer att bli riktigt spännande att testa denna teori under de kommande åren.”

”Det är fantastiskt för mig att vi, efter att ha följt Jupiters moln och vindar från många observatorier, fortfarande har mer att lära oss om Jupiter, och funktioner som denna jetstråle kan förbli dolda tills dessa nya NIRCam-bilder togs 2022”, fortsatte Fletcher.

Forskarnas resultat publicerades nyligen i Nature Astronomy.

Ytterligare information: Hueso, R. et al. An intense narrow equatorial jet in Jupiter’s lower stratosphere observed by JWST, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-02099-2. www.nature.com/articles/s41550-023-02099-2

Bli först med att kommentera

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte att publiceras.