Teleskop Luar Angkasa Webb mengungkapkan fitur baru di atmosfer Jupiter – ‘ini benar-benar mengejutkan kami’

Aliran jet sempit di dekat ekuator Jupiter memiliki kecepatan angin 320 mph.

Jupiter Ini berisi beberapa fitur atmosfer paling menonjol di tata surya kita. Bintik Merah Besar di planet ini, yang cukup besar untuk menyelimuti Bumi, hampir sama seperti sungai dan gunung di planet yang kita sebut sebagai rumah.

Namun, seperti Bumi, Jupiter terus berubah, dan masih banyak hal tentang planet ini yang belum kita pelajari. NASA‘S Teleskop Luar Angkasa James Webb Hal ini mengungkap beberapa misteri, mengungkap fitur-fitur baru Jupiter yang belum pernah kita lihat sebelumnya, termasuk jet berkecepatan tinggi yang melaju di atas ekuator planet tersebut. Meskipun aliran jet tidak begitu jelas atau menakjubkan secara visual seperti beberapa fitur Jupiter lainnya, hal ini memberikan para peneliti wawasan menarik tentang bagaimana lapisan atmosfer planet berinteraksi satu sama lain, dan bagaimana Webb akan membantu penyelidikan ini di masa depan.

Para peneliti yang menggunakan NIRCam (kamera inframerah-dekat) dari Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA telah mendeteksi aliran jet berkecepatan tinggi yang terletak tepat di atas ekuator Jupiter, di atas permukaan awan utama. Pada panjang gelombang 2,12 mikron, yang diamati antara ketinggian sekitar 12-21 mil (20-35 kilometer) di atas puncak awan Jupiter, para peneliti mengamati beberapa geseran angin, atau wilayah di mana kecepatan angin berubah seiring ketinggian atau jarak, yang memungkinkan mereka untuk mengamati jejak The Plane. Gambar ini menyoroti beberapa fitur di sekitar wilayah ekuator Jupiter yang, antara satu revolusi planet (10 jam), jelas-jelas terganggu oleh pergerakan aliran jet. Kredit gambar: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Emke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Paris Observatory), Lee Fletcher (Universitas Leicester), Michael H. Wong (Universitas California di Berkeley ), Joseph DePasquale (STScI)

Teleskop Luar Angkasa Webb menemukan fitur baru di atmosfer Jupiter

Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA telah menemukan fitur baru yang belum pernah terlihat sebelumnya di atmosfer Jupiter. Jet berkecepatan tinggi tersebut, dengan lebar lebih dari 3.000 mil (4.800 km), terletak di atas ekuator Jupiter di atas permukaan awan besar. Penemuan jet ini memberikan wawasan tentang bagaimana lapisan atmosfer Jupiter yang bergejolak berinteraksi satu sama lain, dan bagaimana Webb secara unik mampu melacak fitur-fitur tersebut.

“Ini adalah sesuatu yang benar-benar mengejutkan kami,” kata Ricardo Hueso dari Universitas Basque Country di Bilbao, Spanyol, penulis utama makalah yang menjelaskan temuan tersebut. “Apa yang selalu kita lihat sebagai kabut kabur di atmosfer Jupiter kini tampak sebagai fitur jelas yang dapat kita lacak seiring dengan rotasi cepat planet tersebut.”

Kemampuan pencitraan unik Webb

Tim peneliti menganalisis data dari Webb NIRCam (kamera inframerah dekat) yang ditangkap pada Juli 2022. Program Sains Rilis Awal – dipimpin bersama oleh Imke de Pater dari Universitas California, Berkeley dan Thierry Foucher dari Observatorium Paris – dirancang untuk mengambil gambar Jupiter dengan selang waktu 10 jam, atau satu hari Jupiter, dalam empat filter berbeda, masing-masing secara unik mampu mendeteksi perubahan fitur-fitur kecil di ketinggian berbeda di atmosfer Jupiter.

Jupiter memiliki atmosfer berlapis, dan ilustrasi ini menunjukkan bagaimana Webb secara unik mampu mengumpulkan informasi dari lapisan atmosfer yang lebih tinggi dibandingkan sebelumnya. Para ilmuwan dapat menggunakan Webb untuk menentukan kecepatan angin di berbagai lapisan atmosfer Jupiter untuk mengisolasi jet berkecepatan tinggi. Pengamatan terhadap Jupiter dilakukan dengan selang waktu 10 jam, atau satu hari Jupiter, dalam tiga filter berbeda, yang dijelaskan di sini, masing-masing secara unik mampu mendeteksi perubahan fitur-fitur kecil pada ketinggian atmosfer Jupiter yang berbeda. Kredit gambar: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Emke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Paris Observatory), Lee Fletcher (Universitas Leicester), Michael H. Wong (Universitas California di Berkeley , Andy James (STScI)

“Meskipun banyak teleskop dan pesawat ruang angkasa berbasis darat seperti Juno milik NASA dan… CassiniDan NASA Teleskop Luar Angkasa Hubble De Pater mengamati perubahan pola cuaca di sistem Jupiter, dan Webb telah memberikan temuan baru tentang cincin, satelit, dan atmosfer Jupiter.

Membandingkan lapisan atmosfer

Meskipun Yupiter berbeda dari Bumi dalam banyak hal — Yupiter adalah raksasa gas, dan Bumi adalah dunia yang beriklim sedang dan berbatu — kedua planet tersebut memiliki atmosfer berlapis. Panjang gelombang inframerah, cahaya tampak, radio, dan ultraviolet yang diamati oleh misi-misi lain ini mendeteksi lapisan atmosfer planet yang lebih rendah dan lebih dalam – di mana Badai raksasa Awan es amonia hadir.

Di sisi lain, pandangan Webb yang berada lebih jauh dalam inframerah-dekat dibandingkan sebelumnya sensitif terhadap lapisan atmosfer yang lebih tinggi, sekitar 15-30 mil (25-50 kilometer) di atas puncak awan Jupiter. Dalam pencitraan inframerah-dekat, kabut di ketinggian biasanya tampak kabur, dengan kecerahan yang ditingkatkan di atas wilayah khatulistiwa. Dengan Web, detail halus diselesaikan dalam pita terang yang buram.

Ilustrasi petir, menara konvektif (petir), awan air dalam, dan jarak bebas di atmosfer Jupiter didasarkan pada data yang dikumpulkan oleh pesawat ruang angkasa Juno, Teleskop Luar Angkasa Hubble, dan Observatorium Gemini. Juno mendeteksi sinyal radio yang dihasilkan oleh pelepasan petir. Karena gelombang radio dapat menembus seluruh lapisan awan Jupiter, Juno mampu mendeteksi petir di awan dalam serta petir di sisi siang hari planet tersebut. Hubble mendeteksi sinar matahari yang terpantul dari awan di atmosfer Jupiter. Panjang gelombang yang berbeda menembus kedalaman awan yang berbeda, memberikan peneliti kemampuan untuk menentukan ketinggian relatif puncak awan. Gemini memetakan ketebalan awan dingin yang menghalangi cahaya inframerah termal dari lapisan atmosfer hangat di bawah awan. Awan tebal tampak gelap pada peta inframerah, sedangkan area terbuka tampak cerah. Kumpulan observasi dapat digunakan untuk memetakan struktur awan dalam tiga dimensi dan menyimpulkan detail sirkulasi atmosfer. Awan tebal yang menjulang tinggi terbentuk seiring naiknya udara lembab (naiknya upwelling air dan konveksi aktif). Pembersihan terbentuk di tempat udara yang lebih kering (bawah) tenggelam. Awan yang ditampilkan naik lima kali lebih tinggi dibandingkan menara konveksi serupa di atmosfer bumi yang relatif dangkal. Wilayah yang ditampilkan mencakup wilayah horizontal sepertiga lebih besar dari benua Amerika Serikat. Kredit gambar: NASA, ESA, M.H. Wong (UC Berkeley), dan A. James dan MW Carruthers (STScI)

Karakteristik aliran jet baru

Aliran jet yang baru ditemukan ini bergerak dengan kecepatan sekitar 320 mil per jam (515 kilometer per jam), dua kali lebih cepat dari kecepatan angin yang bertiup di permukaan bumi. Badai kategori 5 Di sini, di bumi. Letaknya sekitar 25 mil (40 kilometer) di atas awan, di stratosfer bawah Jupiter (lihat grafik di atas).

Dengan membandingkan angin yang diamati oleh Webb di dataran tinggi dengan angin yang diamati oleh Hubble di lapisan yang lebih dalam, tim dapat mengukur seberapa cepat angin berubah seiring ketinggian dan menghasilkan pergeseran angin.

Meskipun resolusi dan cakupan panjang gelombang Webb yang luar biasa memungkinkan deteksi fitur awan kecil yang digunakan untuk melacak jet tersebut, pengamatan tambahan dari Hubble yang dilakukan sehari setelah pengamatan Webb juga penting untuk menentukan keadaan dasar atmosfer khatulistiwa Yupiter dan mengamati perkembangan badai konvektif ke arah khatulistiwa. .Jupiter tidak terhubung dengan pesawat.

“Kami tahu bahwa panjang gelombang Webb dan Hubble yang berbeda akan mengungkap struktur 3D awan badai, namun kami juga dapat menggunakan waktu data untuk melihat seberapa cepat badai berkembang,” tambah anggota tim Michael Wong dari University of California. , Kalifornia. California, Berkeley, yang memimpin pengamatan Hubble terkait.

Pengamatan dan implikasi di masa depan

Para peneliti menantikan pengamatan tambahan terhadap Jupiter dengan Webb untuk menentukan apakah kecepatan dan ketinggian pesawat berubah seiring waktu.

“Jupiter memiliki pola angin dan suhu yang kompleks namun berulang di stratosfer khatulistiwa, jauh di atas angin di awan dan kabut yang diukur pada panjang gelombang ini,” jelas anggota tim Lee Fletcher dari Universitas Leicester di Inggris. “Jika kekuatan jet baru ini dikaitkan dengan pola osilasi stratosfer, kita mungkin memperkirakan jet tersebut akan berubah secara dramatis dalam dua hingga empat tahun ke depan – akan sangat menarik untuk menguji teori ini di tahun-tahun mendatang.”

Dia melanjutkan: “Sungguh menakjubkan bagi saya bahwa setelah bertahun-tahun melacak awan dan angin Jupiter dari berbagai observatorium, kita masih perlu mempelajari lebih banyak tentang Jupiter, dan fitur seperti ini mungkin tetap tersembunyi dari pandangan hingga gambar NIRCam baru ini diambil pada tahun 2022. .” “. Pembuat panah.

Temuan para peneliti baru-baru ini dipublikasikan di Astronomi alam.

Referensi: “Sebuah jet khatulistiwa yang sempit dan padat di stratosfer bawah Jupiter yang diamati oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb” oleh Ricardo Hueso, Agustín Sanchez-La Vega, Thierry Foucher, Imke de Pater, Arati Antoniano, Lee N. Fletcher, Michael H. Wong , dan 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, dan Kunio M. Sayanagi, 19 Oktober 2023, Astronomi alam.
doi: 10.1038/s41550-023-02099-2

Teleskop Luar Angkasa James Webb adalah observatorium sains luar angkasa terkemuka di dunia. Webb memecahkan misteri tata surya kita, melihat melampaui dunia jauh di sekitar bintang lain, dan mengeksplorasi struktur misterius dan asal usul alam semesta serta tempat kita di dalamnya. WEB merupakan program internasional yang dipimpin oleh NASA bersama mitranya Badan Antariksa Eropa (ESA).Badan Antariksa Eropa) dan Badan Antariksa Kanada.