Dieses Bild von Jupiter mit der NIRCam-Kamera (Nahinfrarotkamera) des James Webb-Weltraumteleskops der NASA zeigt atemberaubende Details des majestätischen Planeten im Infrarotlicht. In diesem Bild deutet die Helligkeit auf große Höhe hin. Die zahlreichen hellen weißen „Flecken“ und „Linien“ sind wahrscheinlich hochgelegene Wolkenoberseiten intensiver Konvektionsstürme. Das in diesem Bild rot dargestellte Polarlicht erstreckt sich bis in größere Höhen über dem Nord- und Südpol des Planeten. Im Gegensatz dazu weisen die dunklen Bänder nördlich der Äquatorregion eine geringe Wolkendecke auf. Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Emke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Pariser Observatorium), Lee Fletcher (Universität Leicester), Michael H. Wong (Universität Kalifornien in Berkeley). ), Joseph DePasquale (STScI)

Ein schmaler Jetstream in der Nähe des Jupiteräquators weht mit einer Geschwindigkeit von 320 Meilen pro Stunde.

der Jupiter Es enthält einige der bemerkenswertesten Merkmale der Atmosphäre unseres Sonnensystems. Der Große Rote Fleck des Planeten, der groß genug ist, um die Erde zu umhüllen, ist fast so erkennbar wie einige der verschiedenen Flüsse und Berge auf dem Planeten, die wir unser Zuhause nennen.

Doch wie die Erde verändert sich auch Jupiter ständig, und wir müssen noch viel über den Planeten lernen. NASA‚S James Webb-Weltraumteleskop Es lüftet einige dieser Geheimnisse und enthüllt neue Merkmale des Jupiter, die wir noch nie zuvor gesehen haben, einschließlich eines Hochgeschwindigkeitsjets, der über den Äquator des Planeten rast. Auch wenn der Jetstream visuell nicht so klar oder beeindruckend ist wie einige der anderen Merkmale Jupiters, bietet er Forschern doch einen faszinierenden Einblick in die Wechselwirkungen der atmosphärischen Schichten des Planeten untereinander und wie Webb diese Untersuchungen in Zukunft unterstützen wird.

Forscher haben mit der NIRCam (Nahinfrarotkamera) des James Webb-Weltraumteleskops der NASA einen Hochgeschwindigkeits-Jetstream entdeckt, der sich direkt über Jupiters Äquator und über den Hauptwolkenoberflächen befindet. Bei einer Wellenlänge von 2,12 Mikrometern, die in Höhen von etwa 12–21 Meilen (20–35 Kilometer) über den Wolkendecken des Jupiter beobachtet wird, beobachteten die Forscher mehrere Windscherungen oder Regionen, in denen sich die Windgeschwindigkeit mit der Höhe oder Entfernung ändert, was ihnen ermöglichte eine Spur beobachten Das Flugzeug. Dieses Bild hebt mehrere Merkmale rund um Jupiters Äquatorregion hervor, die zwischen einer Umdrehung des Planeten (10 Stunden) deutlich durch die Bewegung des Jetstreams gestört werden. Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Emke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Pariser Observatorium), Lee Fletcher (Universität Leicester), Michael H. Wong (Universität Kalifornien in Berkeley). ), Joseph DePasquale (STScI)

Das Webb-Weltraumteleskop entdeckt ein neues Merkmal in der Atmosphäre des Jupiter

Das James Webb-Weltraumteleskop der NASA hat ein neues, noch nie zuvor gesehenes Merkmal in der Atmosphäre des Jupiter entdeckt. Der Hochgeschwindigkeitsjet mit einer Breite von mehr als 3.000 Meilen (4.800 km) liegt über Jupiters Äquator über großen Wolkenoberflächen. Die Entdeckung dieses Jets gibt Aufschluss darüber, wie die Schichten der turbulenten Atmosphäre des Jupiter miteinander interagieren und wie Webb diese Merkmale auf einzigartige Weise verfolgen kann.

„Das hat uns völlig überrascht“, sagte Ricardo Hueso von der Universität des Baskenlandes in Bilbao, Spanien, Hauptautor der Studie, in der die Ergebnisse beschrieben werden. „Was wir immer als verschwommenen Dunst in der Atmosphäre des Jupiter gesehen haben, erscheint jetzt als klare Merkmale, die wir zusammen mit der schnellen Rotation des Planeten verfolgen können.“

Die einzigartigen Bildgebungsfunktionen von Webb

Das Forschungsteam analysierte Daten der Webb NIRCam (Nahinfrarotkamera), die im Juli 2022 aufgenommen wurden. Early Release Science Program – gemeinsam geleitet von Imke de Pater von Universität von Kalifornien, Berkeley und Thierry Foucher vom Pariser Observatorium – wurde entwickelt, um Bilder von Jupiter im Abstand von 10 Stunden oder einem Jupitertag in vier verschiedenen Filtern aufzunehmen, von denen jeder auf einzigartige Weise in der Lage ist, Veränderungen in kleinen Merkmalen in unterschiedlichen Höhen der Jupiteratmosphäre zu erkennen.

Jupiter hat eine geschichtete Atmosphäre und diese Abbildung zeigt, wie Webb auf einzigartige Weise als zuvor in der Lage ist, Informationen aus höheren Schichten der Atmosphäre zu sammeln. Wissenschaftler konnten mithilfe von Webb die Windgeschwindigkeiten in verschiedenen Schichten der Jupiteratmosphäre bestimmen, um den Hochgeschwindigkeitsjet zu isolieren. Beobachtungen von Jupiter wurden im Abstand von 10 Stunden oder an einem Jupitertag mit drei verschiedenen Filtern durchgeführt, die hier beschrieben werden und von denen jeder auf einzigartige Weise in der Lage ist, Veränderungen in kleinen Merkmalen in unterschiedlichen Höhen der Jupiteratmosphäre zu erkennen. Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Emke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Pariser Observatorium), Lee Fletcher (Universität Leicester), Michael H. Wong (Universität Kalifornien in Berkeley). , Andy James (STScI)

„Obwohl viele bodengestützte Teleskope und Raumfahrzeuge wie Juno und … der NASA CassiniUnd die NASA Hubble-Weltraumteleskop De Pater beobachtete die sich ändernden Wettermuster des Jupitersystems und Webb hatte bereits neue Erkenntnisse über Jupiters Ringe, Satelliten und Atmosphäre geliefert.

Kontrastierende Schichten der Atmosphäre

Während sich Jupiter in vielerlei Hinsicht von der Erde unterscheidet – Jupiter ist ein Gasriese und die Erde eine gemäßigte, felsige Welt – haben beide Planeten geschichtete Atmosphären. Die von diesen anderen Missionen beobachteten Infrarot-, sichtbaren, Radio- und Ultraviolettwellenlängen erfassen die unteren und tieferen Schichten der Planetenatmosphäre – wo Riesige Stürme Ammoniak-Eiswolken sind vorhanden.

Andererseits reagiert Webbs Blick weiter draußen im nahen Infrarot als zuvor empfindlich auf höhere Schichten der Atmosphäre, etwa 15–30 Meilen (25–50 Kilometer) über den Wolkendecken des Jupiter. In der Nahinfrarot-Bildgebung erscheint der Dunst in großer Höhe typischerweise verschwommen, mit erhöhter Helligkeit oberhalb der Äquatorregion. Mit Web werden feine Details innerhalb des verschwommenen hellen Bandes aufgelöst.

Diese Darstellung von Blitzen, Konvektionstürmen (Gewitterwolken), tiefen Wasserwolken und Lichträumen in der Jupiteratmosphäre basiert auf Daten, die von der Raumsonde Juno, dem Hubble-Weltraumteleskop und dem Gemini-Observatorium gesammelt wurden. Juno erkennt Funksignale, die durch Blitzentladungen erzeugt werden. Da Radiowellen alle Wolkenschichten des Jupiter durchdringen können, ist Juno in der Lage, Blitze in tiefen Wolken sowie Blitze auf der Tagseite des Planeten zu erkennen. Hubble entdeckt Sonnenlicht, das von Wolken in Jupiters Atmosphäre reflektiert wird. Unterschiedliche Wellenlängen dringen in Wolken unterschiedlich tief ein und geben Forschern die Möglichkeit, die relativen Höhen von Wolkenobergrenzen zu bestimmen. Gemini kartiert die Dicke kalter Wolken, die thermisches Infrarotlicht aus den wärmeren Schichten der Atmosphäre unter den Wolken blockieren. Dichte Wolken erscheinen auf Infrarotkarten dunkel, Lichtungen dagegen hell. Die Sammlung von Beobachtungen kann verwendet werden, um die Wolkenstruktur dreidimensional abzubilden und auf Details der atmosphärischen Zirkulation zu schließen. Beim Aufsteigen feuchter Luft bilden sich dicke, hoch aufragende Wolken (aufsteigendes Wasser und aktive Konvektion). Spülungen bilden sich dort, wo trockenere (untere) Luft absinkt. Die abgebildeten Wolken steigen fünfmal höher als ähnliche Konvektionstürme in der relativ flachen Erdatmosphäre. Die dargestellte Fläche umfasst eine horizontale Fläche, die ein Drittel größer ist als die kontinentale Fläche der Vereinigten Staaten. Bildnachweis: NASA, ESA, M. H. Wong (UC Berkeley) und A. James und MW Carruthers (STScI)

Eigenschaften des neuen Jetstreams

Der neu entdeckte Jetstream bewegt sich mit etwa 320 Meilen pro Stunde (515 Kilometer pro Stunde) und ist damit doppelt so schnell wie die anhaltenden Winde, die auf der Erdoberfläche wehen. Hurrikan der Kategorie 5 Hier auf der Erde. Er befindet sich etwa 25 Meilen (40 Kilometer) über den Wolken, in der unteren Stratosphäre des Jupiter (siehe Grafik oben).

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

Während Webbs ausgezeichnete Auflösung und Wellenlängenabdeckung die Erkennung kleiner Wolkenmerkmale ermöglichten, die zur Verfolgung des Jets verwendet wurden, waren ergänzende Beobachtungen von Hubble, die einen Tag nach Webbs Beobachtungen aufgenommen wurden, auch entscheidend für die Bestimmung des Grundzustands der äquatorialen Atmosphäre des Jupiters und die Beobachtung der Entwicklung äquatorwärts gerichteter Konvektionsstürme . Jupiter ist nicht mit dem Flugzeug verbunden.

„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 California hinzu , Kalifornien. Kalifornien, Berkeley, der die zugehörigen Hubble-Beobachtungen leitete.

Zukünftige Beobachtungen und Implikationen

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

„Jupiter weist ein komplexes, aber sich wiederholendes Muster von Winden und Temperaturen in der äquatorialen Stratosphäre auf, hoch über den Winden in Wolken und Nebel, die bei diesen Wellenlängen gemessen werden“, erklärte Teammitglied Lee Fletcher von der University of Leicester im Vereinigten Königreich. „Wenn die Stärke dieses neuen Jets mit diesem oszillierenden Stratosphärenmuster zusammenhängt, können wir davon ausgehen, dass sich der Jet in den nächsten zwei bis vier Jahren dramatisch verändern wird – es wird wirklich interessant sein, diese Theorie in den kommenden Jahren zu testen.“

Er fuhr fort: „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 erfahren müssen, und Merkmale wie dieses könnten verborgen bleiben, bis diese neuen NIRCam-Bilder im Jahr 2022 aufgenommen werden.“ .“ „. Fletcher.

Die Ergebnisse der Forscher wurden kürzlich in veröffentlicht Naturastronomie.

Referenz: „Ein schmaler, kondensierter äquatorialer Jet in Jupiters unterer Stratosphäre, beobachtet vom James Webb-Weltraumteleskop“ von Ricardo Hueso, Agustín Sanchez-La Vega, Thierry Foucher, Imke de Pater, Arati Antoniano, Lee N. Fletcher, Michael H. Wong , und Pablo Rodriguez-Offaly, Lawrence A. Sromowski, Patrick M. Frey, Glenn S. Orton, Sandrine Girlet, Patrick J. J. Irwin, Emmanuel Lelouch, Jake Harkett, Catherine de Clare, Henrik Melin, Vincent Hue, Amy A. Simon, Statia Luszcz-Cook und Kunio M. Sayanagi, 19. Oktober 2023, Naturastronomie.
doi: 10.1038/s41550-023-02099-2

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Weltraumobservatorium. Webb löst die Geheimnisse unseres Sonnensystems, blickt über die fernen Welten um andere Sterne hinaus und erforscht die mysteriösen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin. WEB ist ein internationales Programm, das von der NASA und ihren Partnern, der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), geleitet wird.Europäische Weltraumorganisation) und die Canadian Space Agency.