Decenijama je jedna od velikih misterija Sunčevog sistema dubina Jupiterovih vidljivih obelježja, a to su poznati pojasevi i zone, koje, uz oluje, daju Jovijanskom divu upečatljiv izgled. Jesu li to samo 'površnske' strukture ili, naprotiv, pružaju svoje korijene u nedra planeta? Utiče li Sunčeva energija na izgled Jupitera? Začudo, na ova pitanja sada možemo odgovoriti zahvaljujući sondi 'Junoni' koja od 2016. kruži oko najveće planete Sunčevog sistema kako bi saznala kakva je njegova unutrašnja struktura i već je napravila 37 krugova oko njega. Na početku svoje misije, 'Junona' je otkrila da se pojasevi i zone doista protežu do 3000 kilometara duboko i da, osim toga, te da te strukture nestale na polovima da bi ih zamenio niz oluja (usput, u aranžmanu koji niko nije predvideo). Ali koliko su duboke velike jovijanske oluje i, konkretno, koliko je duboka Velika crvena pjega?
Veličina i dubina Velike crvene pege u poređenju sa Zemljom.
Zahvaljujući 'Junoninom' instrumentu MWR (Microwave Radiometer), radiometru koji promatra planetu u mikrotalasnom području spektra, već imamo odgovor. Jovijanske oluje su vrlo duboke, 300 do 500 kilometara ispod vidljive 'površine'. Na prvi pogled, ovo ne izgleda iznenađujuće. Ako su pojasevi i trake duboki hiljadama kilometara, zašto bi bilo iznenađenje da oluje dosežu 300 kilometara? Pa, razlog je taj što se sloj vodenih oblaka Jupitera nalazi na dubini od oko 70 kilometara u odnosu na referentni nivo (gde je pritisak jednak 1 bar). Podsetimo da Jupiter ima još dva sloja oblaka iznad ovog sloja, jedan od amonijumovog hidrosulfida i gornji od oblaka amonijaka. Šta više, teorijski modeli sugerišu da je sloj vodenih oblaka pravi energetski motor jovijanskih oluja i stoga nameće dubinu istih.
Različiti slojevi Crvene pege uočeni MWR instrumentom.
Pega kako ju je videla sonda 'Galileo' 1996. godine.
Manje Jupiterove oluje imaju i odgovarajuće dubine.
Crvena pega kako ju je snimila 'Junona'. Vide se grupe oblaka na velikoj visini.
Ali nova opažanja otkrivaju da su ovi modeli bili pogrešni i da oluje prodiru stotinama kilometara u atmosferu planete, znatno ispod sloja vodenih oblaka i, stoga, pod uticajem Sunčeve svetlosti. Na ovom mestu treba pojasniti da kada govorimo o 'olujama' mislimo na anticiklone i ciklone, iako je njihova dinamika različita. Instrument MWR nam je pokazao da su cikloni topliji na vrhu, područje koje je takođe gušće, dok su anticikloni, koji rotiraju u suprotnom smeru, hladniji na vrhu. Velika crvena pega, Jupiterova oluja par excellence, nije izuzetak i ima dubinu veću od 350 kilometara (zapravo, Velika crvena pega je anticiklon koja je upečatljiva svojom crvenom bojom uzrokovanom organskim materijama čiji je precizan sastav nepoznat). Više iznenađuje činjenica da druge manje oluje – 'ovali' – imaju slične dubine.
Jupiter u vidljivom i infracrvenom (levo). Procenjuje se da pojasevi, koji su tamni u vidljivom delu, emituju toplotu u infracrvenom zbog činjenice da imaju malo gornjih oblaka. Područja su bela u vidljivom spektru od visokih oblaka amonijaka i hladna (tamna u infracrvenom) (International Gemini Observatory / NOIRLab / NSF / AURA / NASA / ESA, MH Wong i I. de Pater (UC Berkeley) et al.).
Jupiterovim polovima dominiraju velike oluje koje prate petougaoni uzorak na južnom polu i osmougaoni uzorak na severnom polu. Uzorak se čini stabilnim tokom razdoblja od najmanje nekoliko godina (NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS).
Jupiterov južni pol kako ga vidi 'Junona' (NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS).
Jedno od mogućih objašnjenja za ovaj fenomen je amonijak. 'Junona' je otkrila da je uloga ovog jedinjenja u atmosferi Jupitera mnogo važnija nego što se mislilo. Sonda je već otkrila struje amonijaka koje kruže na velikim dubinama ispod pojaseva i traka, ali sada se čini jasnim da je ova materija ključna kada je u pitanju razumevanje onoga što se događa u atmosferi planete. Najverovatnije se ova aktivnost odnosi na amonijak i grad vodenog leda – mushballs – koji čini se da postoji na Jupiteru i koji je, osim što objašnjava električnu aktivnost u unutarnjim oblacima planete, takođe mehanizam koji omogućuje ledu i amonijaku da se spuste na dubine veće od onih koje se očekuju u čvrstom i tečnom stanju. Tačnije, 'Junona' je otkrila da je na dubini od 65 kilometara, upravo tamo gdje se formiraju vodeni oblaci, atmosfera podeljena na dve regije, jednu bogatu amonijakom, a drugu siromašnu ovim jedinjenjem. Kao da to nije dovoljno, ove su zone u pojasevima obrnute u odnosu na zone (u pojasevima je malo amonijaka u gornjem delu a puno u unutarnjem, dok je u zonama obrnuto).
Mikrotalasna apsorbcija amonijaka iznad i ispod 65 km.
Pravci površinskih vetrova na Jupiteru.
Jupiterove konvekcione ćelije u poređenju sa Zemljinim.
S druge strane, 'Junona' je takođe otkrila strukturu konvekcionih ćelija pojaseva i traka koristeći podatke gravimetrije. Ako na Zemlji imamo samo tri konvekcione ćelije u svakoj hemisferi (naprimer, ekvatorijalne Hadleyjeve ćelije), na Jupiteru ih ima mnogo više, a svaka je povezana sa zonom ili pojasom. Dubina ovih ćelija je najmanje 300 kilometara, što je u skladu s podacima instrumenta MWR (tačnije, ova gravimetrijska merenja su postavila gornju granicu od 500 kilometara dubine oluja, iako je moguće i dublje). Možda su te ćelije krive za stvaranje dispariteta u količini amonijaka iznad i ispod 65 km, ali to još nije jasno. Definitivno, 'Junona' nas i dalje iznenađuje nudeći nam detalje unutrašnjosti divovske planete koja se nalazi gotovo 780 miliona kilometara od Sunca, a oni svakako neće biti poslednja iznenađenja misije.
Model stvaranja grada vode i amonijaka.
Menja se Jupiterova crvena pega
'Junona' istražila Jupiterovu Veliku crvenu pegu do dubine od 200 milja!
