2018.06.07.

Megoldhatta a Juno a Jupiter villámainak rejtélyét

Közel 40 éve, amikor a Voyager-1 űrszonda a Jupiter mellett repült el, felvételeivel bebizonyította az óriásbolygó légkörében régóta feltételezett villámok jelenlétét, a villámok rádiójelei azonban nem hasonlítottak a földi villámlásoknál tapasztaltakra. A villámokkal egyidejűen rádiójelek keletkeznek, amelyeket a villám „rádióantenna” módjára sugároz a térben, e szferikusnak hívott jeleket igen nagy távolságból is érzékelni lehet. A rádiójelek egészen széles spektrumúak és GHz-es tartományig terjednek, a magasabb frekvenciákon egyre gyengülnek, legalábbis itt a Földön ezt tapasztaltuk.

A korábbi űrszondák (Voyager-1 és 2, Galileo, Cassini) vagy csak vizuálisan rögzítettek a Jupiterről villámokat, vagy a detektált szferikusok csupán kHz-es tartományú rádiójelek voltak, MHz-es tartományban nem találtak semmit a kitartó keresés ellenére. Ennyire mások volnának hát az óriásbolygó villámai?
Két, most megjelent kutatás eredménye szerint egyáltalán nincs különbség a saját villámaink és a gázóriáson kialakultak közt.

A Juno űrszonda mikrohullámú sugárzásmérője (MWR) nagy frekvenciatartományban rögzíti a bolygóról érkező rádiójeleket, így sikerült köztük 377 villámot is azonosítani az első 8 átrepülés idejéből. A szferikus jelek már MHz és GHz tartományban is jelen voltak, pontosan úgy, ahogy a földi villámoknál is! Feltehetően annak köszönhető a detektálásuk, hogy a legmodernebb műszerekkel felszerelt Juno sokkal közelebb repült a villámok forrásaihoz, mint elődei, s az is hozzájárul a sikerhez, hogy olyan frekvenciatartományban keresték a jeleket, amelyek képesek áthatolni a Jupiter ionoszféráján. A korábbi feltételezések alapján az ionoszféra hatására gyanakodtak, ugyanis ez jelentősen csillapíthatja a rádiójeleket, így az eleve gyengébb magas frekvenciatartományokban keletkezőket a korábbi szondák képtelenek voltak érzékelni.
A Juno adataiból az is kiderült, hogy a Jupiteren a sarkvidéki területeken koncentrálódnak a detektált villámok, s gyakorlatilag hiányoznak az egyenlítői övből, azonban ezt pusztán a Juno antennájának elhelyezkedése és az átrepülések útvonala tökéletesen megmagyarázza.
Elképzelhető az is, hogy a Jupiter légkörének konvektív áramlataiban keresendő a különbség, a sarkok környékén kaotikusabb a légkör viselkedése, így itt könnyebben alakulhatnak ki a villámláshoz szükséges feltételek is. A napsugárzás hatása ugyan jóval kisebb a Jupiter légkörében, mint a Földön, de lehet, hogy ez mégsem elhanyagolható tényező, ha képes kiegyenlíteni a bolygó mélyebb rétegeiből feláramló hő hatását a napsütötte egyenlítői régiókban, akkor akár ez is elegendő lehet a villámok elhelyezkedésében tapasztalt eltérésekhez.

Egy másik, ugyanezen témát boncolgató kutatásban más irányból vizsgálták a Jupiter villámainak rádiójeleit, azonban a következtetések azonosak: ugyanúgy villámlik az óriásbolygón, ahogy itthon. A villámok rádiójelei közt van egy speciális, igen alacsony frekvencián érzékelhető típus, amit whistlernek (a hallható hangjuk alapján „füttyögés”-nek) hívnak, ez a magnetoszféra plazmájának hatására alakul ki. A Jupiter esetében is nyomát találták ezeknek az éteri füttyöknek és már a Voyager-1 érzékelte őket az Io által kialakított plazmatóruszban. A Juno mérései alapján jó1600 ilyen whistlert, vagyis ugyanennyi villámot tudtak a kutatók azonosítani, ehhez a 2016 augusztusa és 2017 szeptembere közti Jupiter-közeli (a bolygó sugarának 5-szörösénél közelebbi) átrepülésekkor mért jeleket használták fel. A jelek alapján másodpercenként 4 whistler alakult ki, ez az érték a földi zivatarokban mértekkel azonos arányú, azonban a whistlerek időtartama jóval rövidebb volt a földiekénél is, valamint a Voyager által észlelteknél is. A Jupiter néhány ezred- ill. századmásodperces whistlereit „gyors whistlernek” nevezték el a kutatók, ezzel megkülönböztetve a Voyager jóvoltából már ismert, több másodperces füttyöktől, illetve a földi légkörben az űr felé terjedő típusú, néhány tizedmásodperces whistlerektől. E kutatásban szintén tapasztaltak az előzőben észlelt, szélességi öv szerinti megoszlást a villámok kipattanásának helyében, s ezzel egyúttal a Voyager által észlelt villámok számának jóval kisebb mennyisége is magyarázható: a Voyager az Io plazmatóruszában észlelte őket, s ez a Jupiter 65. szélességeivel kapcsolódik össze a mágneses erővonalak útján, ami pedig a villámgyakoriság szempontjából nem a legideálisabb terület. A whistlerek mintázatai alapján a Jupiter ionoszférájának tulajdonságaira is tudtak következtetni a kutatók, és bíznak abban, hogy a Juno későbbi átrepülései során nyert adatokat feldolgozva majd az ionoszféra plazmasűrűségére, mágneses tulajdonságaira, és ezen túl a Jupiter légkörének viselkedésére is kapnak válaszokat.

Az első kutatásról a Nature június 6-án számolt be. A második kutatást a Nature Astronomy szintén június 6-án közölte.

Landy-Gyebnár Mónika
(További fordítások a szerzőtől facebookon:  Égen – Földön – Föld alatt)

Nincs még értékelés

Értékelés

About the Author: