Jupiter's elävästi hehkuvilla revontulilla on salaperäinen voimanlähde

ensimmäistä kertaa koskaan Nasan Juno-luotain on havainnut elektroneja, jotka ampuvat alas Jupiterin ilmakehään jopa 400 000 voltin nopeudella. Se on valtava määrä energiaa, joka synnyttää planeetan hehkuvat revontulet. Nämä uskomattoman korkeat Jännitteet havaitaan kuitenkin vain silloin tällöin-ja se herättää kysymyksiä siitä, mitä on joidenkin planeetan eloisimpien hehkujen takana napojen kohdalla.

tänään Nature-lehdessä julkaistussa tutkimuksessa yksityiskohtaisen löydön mahdollistivat Jupiteria hieman yli vuoden kiertäneen Junon laitteet ohittaen napoja lähempänä kuin mikään muu avaruusalus aiemmin. Se vahvistaa osittain sen, mitä tähtitieteilijät odottivat, mutta osoittaa myös, että Jupiterin revontulet käyttäytyvät eri tavalla kuin maan revontulet — sellaisten prosessien kautta, joita emme vielä täysin ymmärrä.

revontulet sekä maassa että Jupiterissa muodostuvat, kun varatut hiukkaset kuten elektronit kiertyvät planeetan magneettikenttäviivoja pitkin, saapuvat ilmakehään ja synnyttävät hehkun. Maapallolla voimakkaimpia revontulia aiheuttavat aurinkomyrskyt, jotka syntyvät, kun auringosta sinkoutuvat korkeaenergiset hiukkaset satavat planeetallemme. Kun nämä hiukkaset pääsevät ilmakehään, ne vuorovaikuttavat kaasujen kanssa ja saavat taivaan hehkumaan napojen kohdalla punaisena, vihreänä ja sinisenä. Jupiterissa revontulet muodostuvat pääosin planeetan kuusta Io: sta sinkoilevista hiukkasista. Io: n tulivuoret syöksevät valtavia määriä rikkiä ja happea avaruuteen, mikä kuormittaa Jupiterin magneettikenttää hiukkasilla.

molemmilla planeetoilla elektronit kiihtyvät magneettikenttäviivoja pitkin sähkövirtojen vaikutuksesta-samaan tapaan kuin sähkövirta, joka kulkee pistorasiasta, kun kytket puhelimen laturin. Maapallolla voimanlähteenä toimii Aurinkotuuli, joka ampuu elektroneja jopa 30 000 voltin nopeudella. (Verrattuna pistorasiaan Yhdysvalloissa on 110-120 volttia.) Jupiterissa planeetan supernopea pyöriminen toimii jättimäisenä sähkögeneraattorina, joten tähtitieteilijät odottivat elektronien ampuvan hyvin suuria jännitteitä myös Jupiteriin. Mutta he eivät olleet koskaan aikaisemmin havainneet tätä, joten Juno antoi tähtitieteilijöille tämän mahdollisuuden ensimmäistä kertaa.

”Emme ole koskaan aiemmin lentäneet aivan Jupiterin napojen yli”, sanoo Leicesterin yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitoksen professori Jonathan Nichols, joka ei osallistunut tutkimukseen. ”Juno siis kertoo meille noista hiukkasista ensimmäistä kertaa.”

avaruusalus on Jupiteria kiertävällä äärimmäisen elliptisellä radalla, joka kulkee hyvin lähellä napoja 53 päivän välein. Jupiterin revontulien tutkimista varten luotain varustettiin useilla mittareilla, kuten Junon Energeettisellä Hiukkasilmaisimella (JEDI). Luotain kulkee noin 30 mailia sekunnissa napojen yläpuolella, joten mittausten on tapahduttava muutamassa sekunnissa, sanoo tutkimuksen toinen tekijä Barry Mauk, Jedi-lead ja laitetta valmistaneen Johns Hopkinsin yliopiston sovelletun fysiikan laboratorion tutkija. ”Se oli erittäin merkittävä haaste”, Mauk kertoo The Vergelle. ”Olemme erittäin ylpeitä siitä, että pystyimme vetämään sen pois.”

ensimmäisellä ohilennollaan revontulien yli Juno ei kuitenkaan havainnut tähtitieteilijöiden odottamia korkeita jännitteitä. ”Olimme hyvin yllättyneitä”, Mauk sanoo. Flybysin jälkeen avaruusalus lopulta havaitsi elektronien sinkoutuvan ilmakehästä alas suunnilleen samalla energialla-jopa 400000 voltilla.

erikoista on kuitenkin se, että näitä korkeita jännitteitä ei aina ole, Mauk sanoo. Niitä bongataan vain satunnaisesti. Joskus Juno havaitsee elektroneja, jotka ampuvat ilmakehään eri energioilla, näennäisesti sattumanvaraisesti. Mikä aiheuttaa tämän elektronien satunnaisen kiihtymisen eri energioilla — jotka luovat hyvin kirkkaita revontulia — on arvoitus, Mauk sanoo.

”näyttää siltä, että Kuva ei ole aivan niin selkeä kuin luulimme”, Nichols kertoo The Vergelle. ”En ole aivan varma, miten voit ajaa revontulia niin kirkkaana tuolla nimenomaisella mekanismilla. Mutta sitä Juno miettii tulevaisuudessa.”

luotain aikoo jatkaa Jupiterin napojen ohi lentämistä, ja joka kerta se kerää dataa. ”Aina kun kohtaamme, näemme eri asioita”, Mauk sanoo. Mauk toivookin, että seuraavat havainnot auttavat tähtitieteilijöitä vastaamaan kysymyksiin siitä, miksi revontulet ovat niin vaihtelevia ja miksi ne ovat joskus voimakkaita ja joskus heikkoja.

tavoitteena ei ole vain ymmärtää aurinkokunnan suurimman planeetan revontulien taustalla olevia fysikaalisia prosesseja. Muillakin universumia ympäröivillä kohteilla-kuten pulsareilla, eksoplaneetoilla ja valkoisilla kääpiöillä — on myös magneettikenttiä, ja ne myös kiihdyttävät hiukkasia tavalla, joka voi muistuttaa Jupiteria. ”Jupiter ei ole kiinnostunut vain omasta oikeudestaan, vaan se kertoo myös paljon vastaavista astrofysikaalisista kappaleista, joihin emme pääse avaruusaluksilla”, Nichols sanoo.

ja Juno paljastaa jo, että kaasujätin toiminnassa on tuntemattomia prosesseja. ”Se on minusta hyvin jännittävää, koska se tarkoittaa sitä, että meillä on paljon enemmän työtä tehtävänä selvittääksemme, mitä tarkalleen ottaen on tekeillä”, Nichols sanoo. ”Jupiter ei aio luopua salaisuuksistaan niin kevyesti, se näyttää.”