Pressemeddelelse

Kraftige stratosfæriske storme er målt på Jupiter for første gang

18. marts 2021

En gruppe astronomer har målt på vindforholdene i den mellemste del af Jupiters atmosfære for første gang. Det er gjort ved at analysere følgerne af et kometnedslag i 1990'erne, og undersøgelsen har afsløret utroligt voldsomme vinde med hastigheder op til 1450 kilometer i timen i nærheden af Jupiters poler. Der kan ifølge forskerholdet være tale om "et enestående meteorologisk fænomen i Solsystemet." Målingerne er foretaget ved brug af Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), som European Southern Observatory (ESO) er partner i.

 

Jupiter er berømt for sine markante røde og hvide bånd, som er hvirvlende skyer af gasser, som astronomerne traditionelt har brugt til at følge vindforholdene i Jupiters nedre atmosfære. Astronomerne har også iagttaget klare lysfænomener; auroraer tæt ved planetens poler, og det lys ser ud til at være knyttet til kraftige vinde i planetens øvre atmosfære. Indtil nu har forskerne ikke kunnet måle på vindforholdene imellem disse to atmosfæriske lag i selve stratosfæren.

Det er ikke muligt at måle vindhastighederne i Jupiters stratosfære ved hjælp af almindelige teknikker, hvor man følger skyernes bevægelse, for der er ingen skyer i denne del af atmosfæren. Imidlertid fik astronomerne foræret en alternativ mulighed for at foretage målinger i form af kometen Shoemaker–Levy 9, som kolliderede med gaskæmpen under stor opmærksomhed i 1994. Nedslaget dannede nye molekyler i Jupiters stratosfære, og de har bevæget sig sammen med vindene siden.

Et hold astronomer under ledelse af Thibault Cavalié fra Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux i Frankrig har nu brugt et af disse molekyler - hydrogencyanid - til direkte at måle stratosfæriske jetstrømme på Jupiter. Forskerne bruger i artiklen ordet "jets" til at betegne snævre striber af vind i atmosfæren, svarende til jetstrømmene her på Jorden

"Det mest slående resultat er, at der findes kraftige jetstrømme med vindhastigheder op til 400 meter i sekundet, og de findes under de nordlys, som er observeret tæt ved polerne," siger Cavalié. Vindhastigheder i denne størrelsesorden; svarende til 1450 kilometer i timen, er mere end det dobbelte af de maksimale vindhastigheder, som kendes fra Jupiterns Store røde Plet, og det er mere end tre gange hurtigere end vindhastigheder målt i de kraftigste tornadoer på Jorden.

"Vore målinger tyder på, at disse jetstrømme kan opføre sig som enorme hvirvler med en diameter på op til fire gange Jordens størrelse, og med en højde på 900 kilometer," forklarer medforfatter Bilal Benmahi, som også arbejder på Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux. "En hvirvel af denne størrelse vil være et helt enestående meteorologisk fænomen i vores Solsystem," tilføjer Cavalié.

Astronomerne har godt været klar over, at der er kraftige vinde nær Jupiters poler, men de er hidtil observeret meget højere oppe i planetens atmosfære, hundreder af kilometer over det område, som er studeret i dette nye arbejde. Artiklen offentliggøres idag i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics. De tidligere arbejder forudså, at vindhastighederne i den øvre atmosfære ville falde af, og helt forsvinde så dybt nede som i stratosfæren. "De nye data fra ALMA fortæller os lige det modsatte," siger Cavalié, og tilføjer, at det at finde disse kraftige stratosfæriske vinde tæt ved Jupiters poler var "en virkelig overraskelse."

Forskerholdet har brugt 42 af ALMAs 66 meget præcise antenner, som er opstillet i Atacamaørkenen i det nordlige Chile, til at analysere de hydrogencyanidmolekylser, som har kredset i Jupiters stratosfære siden kometen Shoemaker-Levy 9 ramte planeten. Data fra ALMA gjorde det muligt at måle dopplerforskydningen, som er meget små skift i frekvensen af den stråling, som molekylerne udsender. Skiftene forårsages af vindene i dette område i planetens atmosfære. "Ved at måle forskydningen har vi kunnet udlede vindhastighederne, lidt på samme måde, som man kan måle hastigheden for et tog, som passerer forbi en, ved at registrere forskydningen i lyden fra lokomotivets fløjte," forklarer medforfatter Vincent Hue, som er planetforsker ved Southwest Research Institute i USA.

Ud over målingerne af de overraskende polære vinde, har forskerholdet også brugt ALMA til at bekræfte eksistensen af kraftige stratosfæriske vinde omkring planetens ækvator. Disse hastigheder er også målt for første gang. Jetstrømmene i dette område på planeten har gennemsnitshastigheder på omkring 600 kilometer i timen.

De observationer med ALMA, som var nødvendige for at kunne følge de stratosfæriske vinde både ved polerne og ved ækvator tog mindre end 30 minutters teleskoptid. "De fine detaljer, som vi kunne opnå selv på så kort tid, viser virkelig hvor effektivt et instrument ALMA er," siger Thomas Greathouse, som er forsker på Southwest Resesarch Institute, og medforfatter. "Det er forbavsende for mig at se de første direkte målinger af disse vinde."

"Resultaterne her fra ALMA åbner nye muligheder for studierne af Jupiters nordlysområder - det er noget, som blot for få måneder siden var uventet," siger Cavalié. "Det er også noget, som lægger op til lignende og mere omfattende målinger, som vil kunne foretages med rummissionen JUICE, og det submillimeterbølgeinstrument, som den medfører," tilføjer Greathouse. JUICE er Den europæiske Rumorganisations ESAs JUpiter ICy moons Explorer, som forventes at blive opsendt til næste år (2022).

ESOs jordbaserede Extremely Large Telescope (ELT), som forventes at blive taget i brug senere i dette årti, vil også blive brugt til at udforske Jupiter. Med teleskopet vil man kunne udføre meget detaljerede observationer af planetens nord- og sydlys, og det vil give os et dybere indblik i planetens atmosfære.

Mere information

 

Forskningsresultaterne offentliggøres i en artikel med titlen "First direct measurement of auroral and equatorial jets in the stratosphere of Jupiter" idag i tidsskrfitet Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202140330).

Forskerholdet består af T. Cavalié (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux [LAB], Frankrig, and LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University [LESIA], Frankrig), B. Benmahi (LAB), V. Hue (Southwest Research Institute [SwRI], USA), R. Moreno (LESIA), E. Lellouch (LESIA), T. Fouchet (LESIA), P. Hartogh (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung [MPS], Tyskland), L. Rezac (MPS), T. K. Greathouse (SwRI), G. R. Gladstone (SwRI), J. A. Sinclair (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, USA), M. Dobrijevic (LAB), F. Billebaud (LAB) and C. Jarchow (MPS).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Irland, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. Australien er med som strategisk partner. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. På Paranalobservatoriet kommer ESO også til at være vært for Cherenkov Telescope Array South, som bliver Verdens største og mest følsomme gammastråleobservatorium. ESO er en af de største partnere i de to anlæg på Chajnantorhøjsletten,  APEX og ALMA, som er Verdens største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, er et internationalt astronomisk observatorium, med ESO, US National Science Foundation (NSF) og National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan i samarbejde med Chile. ALMAs finansieres af ESO (Det europæiske sydobservatorium), NSF i samarbejde med Canadas National Research Council og National Science Council i Taiwan, og af NINS i samarbejde med Academia Sinica i Taiwan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Opbygning og drift af ALMA styres af ESO på vegne af medlemstaterne, af National Radio Observatory ved Associated Universities, Inc. på vegne af Nordamerika og af National Astronomical Observatory i Japan på vegne af Østasien. Organisationen Joint ALMA Observatory, JAO står for den fælles ledelse og styring af konstruktion og drift af ALMA.

Links

 

• Forskningsartiklen
• Billeder fra ALMA
• Er du forsker, og har en god historie: send os et tip

Kontakter

Thibault Cavalié
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
Bordeaux, France
Tel: +33 (0)5 40 00 32 71
E-mail: thibault.cavalie@u-bordeaux.fr

Bilal Benmahi
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
Bordeaux, France
Tel: +33 (0)5 40 00 32 76
E-mail: bilal.benmahi@u-bordeaux.fr

Vincent Hue
Southwest Research Institute
San Antonio, TX, USA
Tel: +1 (210) 522-5027
E-mail: vhue@swri.org

Thomas Greathouse
Southwest Research Institute
San Antonio, TX, USA
Tel: +1 (210) 522-2809
E-mail: tgreathouse@swri.edu

Suzanna Randall (astronomer who did not participate in the study; contact for external comment and questions on ALMA)
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
E-mail: srandall@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso2104 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.