Warmte die wordt voortgebracht door met hoge snelheid geladen deeltjes die in de lucht boven de polen slaan, verspreidt zich ver
De magnetische veldlijnen van Jupiter (blauw) sturen geladen deeltjes in de zonnewind naar de polen van de planeet en genereren aurora’s (wit) vergelijkbaar met die van de aarde. Winden op grote hoogte dragen vervolgens warmte (rood) van de poollicht naar de evenaar van Jupiter, waardoor de bovenste atmosfeer van de planeet wordt verwarmd, zoals te zien is in de illustratie van deze kunstenaar, die een zichtbaar lichtbeeld van de planeet overlapt.
De bovenste atmosfeer van Jupiter is honderden graden warmer dan verwacht. Na een decennialange zoektocht hebben wetenschappers misschien een waarschijnlijke bron van die abnormale hitte gevonden. De boosdoener, suggereert een nieuwe studie, zijn de intense aurora’s van de planeet, de Jupiter-versie van het noorder- en zuiderlicht van de aarde (SN: 6/8/21).
De temperatuur van de bovenste atmosfeer van Jupiter, die op een gemiddelde afstand van 778 miljoen kilometer van de zon draait, zou ongeveer -73° Celsius moeten zijn, zegt James O’Donoghue, een planetaire wetenschapper aan het JAXA Institute of Space and Astronautical Science in Sagamihara , Japan. Dat komt grotendeels door de zwakke verlichting van de zon daar, die neerkomt op minder dan 4 procent van de energie per vierkante meter die de atmosfeer van de aarde raakt. In plaats daarvan heeft de regio enkele honderden kilometers boven de wolkentoppen van de planeet een gemiddelde temperatuur van ongeveer 426°C.
Wetenschappers merkten deze mismatch meer dan 40 jaar geleden voor het eerst op. Sindsdien hebben onderzoekers verschillende ideeën bedacht over waar de thermische boost van de bovenste atmosfeer zou kunnen ontstaan, inclusief drukgolven of zwaartekrachtgolven die worden veroorzaakt door turbulentie lager in de atmosfeer. Maar observaties door O’Donoghue en zijn collega’s leveren nu overtuigend bewijs dat de aurora’s warmte door de bovenste atmosfeer van de planeet pompen.
De onderzoekers gebruikten de 10-meter Keck II-telescoop bovenop de slapende Mauna Kea-vulkaan in Hawaï om Jupiter in 2016 en 2017 elk op één nacht te observeren.3+). Die moleculen worden gecreëerd wanneer geladen deeltjes in de zonnewind, naast andere bronnen, met honderden of duizenden kilometers per seconde in de atmosfeer van de planeet botsen en polaire aurora’s schilderen.
Door de intensiteit van de infraroodemissies van deze moleculen te meten, kon het team vaststellen hoe heet het hoog boven de wolkentoppen wordt. In die poolgebieden, temperaturen in de bovenste atmosfeer komen waarschijnlijk uit op ongeveer 725 ° C, meldt het team in de Aug. 5 Natuur. Maar op equatoriale breedtegraden toonde de warmtekaart van het team aan dat de temperatuur daalt tot ongeveer 325 ° C. Dat patroon van een geleidelijke daling van de temperatuur naar lagere breedtegraden versterkt het idee dat de aurora’s van Jupiter de bron zijn van abnormale warmte in de bovenste atmosfeer en die winden die warmte uit de poolgebieden verdrijven.
Een van de nachten dat het team Jupiter observeerde – 25 januari 2017 – was bijzonder goed getimed omdat Jupiter op dat moment een sterke zonnevlam ervoer. Naast een intense aurora, onthulden de gegevens een brede strook warmer dan normale gassen op gemiddelde breedtegraden, die de onderzoekers interpreteren als een golf van warmte die naar het zuiden rolt. “Het was puur geluk dat we dit potentiële warmteverlies hebben vastgelegd”, zegt O’Donoghue.
De waarnemingen van het team “zijn bijna een ‘rokend pistool’ voor de herverdeling van poollichtenergie”, zegt Tommi Koskinen, een planetaire wetenschapper aan de Universiteit van Arizona in Tucson. De volgende uitdaging, merkt hij op, is om de onderliggende mechanismen van warmteproductie en warmteoverdracht te begrijpen en deze vervolgens op te nemen in simulaties van onderzoekers van de atmosferische circulatie van Jupiter.
