Webb entdeckt neues Merkmal in Jupiters Atmosphäre

Jupiter weist einige der auffälligsten atmosphärischen Merkmale in unserem Sonnensystem auf. Der Große Rote Fleck des Planeten, der groß genug ist, um die Erde zu umhüllen, ist fast so bekannt wie einige der verschiedenen Flüsse und Berge auf unserem Heimatplaneten.

Doch ähnlich wie die Erde verändert sich auch Jupiter ständig, und wir müssen noch viel über den Planeten lernen. Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA lüftet einige dieser Geheimnisse und enthüllt neue Merkmale des Jupiter, die wir noch nie zuvor gesehen haben, darunter einen Hochgeschwindigkeitsjet, der über den Äquator des Planeten rast.

Auch wenn der Jetstream visuell nicht so auffällig oder beeindruckend ist wie einige der anderen Merkmale des Jupiter, bietet er Forschern doch unglaubliche Einblicke in die Wechselwirkungen der Schichten der Planetenatmosphäre und wie Webb diese Untersuchungen in Zukunft unterstützen wird.

Das James Webb-Weltraumteleskop der NASA hat ein neues, noch nie zuvor gesehenes Merkmal in der Atmosphäre des Jupiter entdeckt. Der Hochgeschwindigkeits-Jetstream, der sich über eine Breite von mehr als 4.800 Kilometern erstreckt, befindet sich über Jupiters Äquator über den Hauptwolkendecks. Die Entdeckung dieses Jets gibt Aufschluss darüber, wie die Schichten der berühmten turbulenten Atmosphäre des Jupiter miteinander interagieren und wie Webb in einzigartiger Weise in der Lage ist, diese Merkmale zu verfolgen.

„Das hat uns total überrascht“, sagte Ricardo Hueso von der Universität des Baskenlandes in Bilbao, Spanien, Hauptautor der Studie, die die Ergebnisse beschreibt. „Was wir schon immer als verschwommene Schleier in Jupiters Atmosphäre gesehen haben, erscheinen jetzt als klare Merkmale, die wir zusammen mit der schnellen Rotation des Planeten verfolgen können.“

Das Forschungsteam analysierte Daten von Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera), die im Juli 2022 aufgenommen wurden. Das Early Release Science-Programm – gemeinsam geleitet von Imke de Pater von der University of California, Berkeley und Thierry Fouchet vom Observatorium von Paris – war darauf ausgelegt Nehmen Sie Bilder von Jupiter im Abstand von 10 Stunden oder an einem Jupitertag mit vier verschiedenen Filtern auf, von denen jeder auf einzigartige Weise in der Lage ist, Veränderungen in kleinen Merkmalen in unterschiedlichen Höhen der Jupiteratmosphäre zu erkennen.

„Obwohl verschiedene bodengestützte Teleskope, Raumfahrzeuge wie Juno und Cassini der NASA und das Hubble-Weltraumteleskop die sich ändernden Wettermuster des Jupitersystems beobachtet haben, hat Webb bereits neue Erkenntnisse über Jupiters Ringe, Satelliten und seine Atmosphäre geliefert“, bemerkte de Pater .

Obwohl sich Jupiter in vielerlei Hinsicht von der Erde unterscheidet – Jupiter ist ein Gasriese, die Erde ist eine felsige, gemäßigte Welt – haben beide Planeten geschichtete Atmosphären. Infrarot-, sichtbare, Radio- und ultraviolette Lichtwellenlängen, die von diesen anderen Missionen beobachtet werden, erfassen die unteren, tieferen Schichten der Atmosphäre des Planeten – wo gigantische Stürme und Ammoniak-Eiswolken herrschen.

Andererseits reagiert Webbs Blick weiter ins nahe Infrarot als zuvor empfindlich auf die höhergelegenen Schichten der Atmosphäre, etwa 15–30 Meilen (25–50 Kilometer) über den Wolkendecken des Jupiter. Bei der Nahinfrarot-Bildgebung erscheinen Dunstwolken in großen Höhen typischerweise verschwommen und weisen in der Äquatorregion eine erhöhte Helligkeit auf. Mit Webb werden feinere Details innerhalb des hellen, verschwommenen Bandes aufgelöst.

Der neu entdeckte Jetstream bewegt sich mit etwa 320 Meilen pro Stunde (515 Kilometer pro Stunde), doppelt so stark wie die anhaltenden Winde eines Hurrikans der Kategorie 5 hier auf der Erde. Er befindet sich etwa 40 Kilometer über den Wolken in der unteren Stratosphäre des Jupiter.

Durch den Vergleich der von Webb in großen Höhen beobachteten Winde mit den in tieferen Schichten von Hubble beobachteten Winden konnte das Team messen, wie schnell sich die Winde mit der Höhe ändern und Windscherungen erzeugen.

Während Webbs hervorragende Auflösung und Wellenlängenabdeckung die Erkennung kleiner Wolkenmerkmale ermöglichten, die zur Verfolgung des Jets verwendet wurden, waren die ergänzenden Beobachtungen von Hubble, die einen Tag nach den Webb-Beobachtungen aufgenommen wurden, auch entscheidend, um den Grundzustand der äquatorialen Atmosphäre des Jupiter zu bestimmen und die Entwicklung zu beobachten Konvektionsstürme am Jupiteräquator, die nicht mit dem Jet verbunden sind.

„Wir wussten, dass die unterschiedlichen Wellenlängen von Webb und Hubble die dreidimensionale Struktur von Gewitterwolken offenbaren würden, aber wir konnten auch das Timing der Daten nutzen, um zu sehen, wie schnell sich Stürme entwickeln“, fügte Teammitglied Michael Wong von der University of hinzu Kalifornien, Berkeley, der die zugehörigen Hubble-Beobachtungen leitete.

Die Forscher freuen sich auf weitere Beobachtungen von Jupiter mit Webb, um festzustellen, ob sich Geschwindigkeit und Höhe des Jets im Laufe der Zeit ändern.

„Jupiter hat ein kompliziertes, aber wiederholbares Muster von Winden und Temperaturen in seiner äquatorialen Stratosphäre, hoch über den Winden in den Wolken und im Dunst, die bei diesen Wellenlängen gemessen werden“, erklärte Teammitglied Leigh Fletcher von der University of Leicester im Vereinigten Königreich. „Wenn die Stärke dieses neuen Jets mit diesem oszillierenden Stratosphärenmuster zusammenhängt, können wir damit rechnen, dass sich der Jet in den nächsten zwei bis vier Jahren erheblich verändern wird – es wird wirklich spannend, diese Theorie in den kommenden Jahren zu testen.“

„Es ist für mich erstaunlich, dass wir nach Jahren der Verfolgung von Jupiters Wolken und Winden von zahlreichen Observatorien aus immer noch mehr über Jupiter lernen können und dass Merkmale wie dieser Jet verborgen bleiben können, bis diese neuen NIRCam-Bilder im Jahr 2022 aufgenommen wurden“, fuhr er fort Fletcher.

Die Ergebnisse der Forscher wurden kürzlich in veröffentlicht Naturastronomie.