Jupiters 7 massivste Mysterien
Jupiter! Der größte Planet unseres Sonnensystems, eine pralle Schönheit, die für ihren ominösen Großen Roten Fleck bekannt ist. Es ist auch eine geheimnisvolle Welt voller Rätsel, an deren Lösung Wissenschaftler arbeiten.
Die NASA-Raumsonde Juno soll am Montag (4. Juli) den Riesenplaneten erreichen, um weitere Untersuchungen dieses Riesenplaneten durchzuführen und zu versuchen, einige der folgenden Rätsel zu lösen.
Scott Bolton, leitender Ermittler von Juno am Southwest Research Institute in Texas, sagte gegenüber guesswhozoo.com, was einige der größten offenen Fragen sind. [Jupiter zum Abschluss: 7 lustige Fakten über Junos Mission]
1. Wie wurde Jupiter im Vergleich zur Sonne an schweren Elementen angereichert?
Eine Karte von Jupiters Südpol, wie sie von der Raumsonde Cassini im Jahr 2000 auf dem Weg zum Saturn am Planeten vorbeigezoomt wurde.(Bildnachweis: NASA/JPL/Space Science Institute)
Jupiter ist 317-mal massereicher als die Erde und ist damit ein echtes Schwergewicht im Sonnensystem. Es wird angenommen, dass die Planeten im Sonnensystem aus derselben Wasserstoff-Helium-Wolke entstanden sind, aus der die Sonne entstand. Aber hier ist der Haken: Die Galileo-Sonde, die Jupiter in den 1990er und 2000er Jahren untersuchte, fand in Jupiter eine andere Fülle schwerer Elemente als in der Sonne.
Eine Theorie (damals von Galileo-Wissenschaftlern vorgeschlagen) lautet: Jupiters schwere Elemente kommen von den zahlreichen Kometen, Asteroiden und anderen kleinen Körpern, die es angezogen und 'verzehrt' hat, wenn sie zu nahe kommen. Aber Wissenschaftler sind sich nicht ganz sicher. Eines der Ziele von Juno wird es sein, diese Elemente mit höherer Präzision als bei früheren Missionen zu messen.
2. Wie groß ist der globale Wasserreichtum des Jupiter?
Die Wasserverteilung in der Stratosphäre des Jupiter, wie sie vom Herschel-Weltraumteleskop gesehen wird.(Bildnachweis: Wasserkarte: ESA/Herschel/T. Cavalié et al.; Jupiter-Bild: NASA/ESA/Reta Beebe (New Mexico State University))
Wasser ist der Schlüssel zum Verständnis der Entstehung von Jupiter. Laut NASA brachte Wassereis (wahrscheinlich in Form von Kometen oder Asteroiden, die in den Riesenplaneten gesaugt wurden) neben dem ursprünglichen Wasserstoff und Helium im Sonnensystem auch schwerere Elemente zum Jupiter.
'Die Kenntnis des Wasserreichtums wird uns die ursprüngliche Form dieses Eises verraten und somit dazu beitragen, die Bedingungen und Prozesse in der ursprünglichen Staub- und Gaswolke zu definieren, die zur Entstehung von Jupiter führten.' laut der Juno-Missionsseite . „Diese gleichen Bedingungen und Prozesse bildeten auch andere Planeten. Da dieser riesige Planet den größten Teil des Wassers im Sonnensystem enthält, können wir erwarten, dass diese Untersuchung uns helfen wird, den Ursprung des lebensspendenden Wassers auf der Erde zu verstehen.'
Ein überraschender neuer Befund ist, wie hartnäckig Wasser sein kann, nachdem ein Komet auf Jupiter stürzt. Ein berühmter Komet namens Shoemaker-Levy 9 zerbrach in Stücke, bevor er im Juli 1994 den Planeten überflutete. Etwa 20 Jahre später wurde das Herschel Space Observatory entdeckte eine Fülle von Wasser in der Stratosphäre des Jupiter das kam von Shoemaker-Levy 9 (was klar war, weil sich der größte Teil des Wasserdampfs in der Nähe der Einschlagstellen befand).
3. Hat Jupiter einen Kern aus schweren Elementen in seinem Zentrum?
Die Raumsonde Juno (hier in einer künstlerischen Darstellung) wird versuchen, Wissenschaftlern mehr Informationen über das Innere des Planeten zu geben.(Bildnachweis: NASA)
Die Physik des Jupiter ist selbst für Weltraumwissenschaftler schwer vorstellbar. Jupiter besteht zu 90 Prozent aus Wasserstoff, der in den äußeren Schichten als Gas vorliegt (genau wie auf der Erde). Tiefer im Inneren des Planeten steht der Wasserstoff jedoch so unter Druck, dass die Elektronen herausgedrückt werden und eine Flüssigkeit entsteht, die wie ein Metall Elektrizität leitet. laut einer NASA-Feature-Story aus dem Jahr 2011 .
Dadurch entsteht ein riesiges Magnetfeld innerhalb des Planeten, das auch durch die schnelle Rotation des Jupiter verstärkt wird. Polarlichter leuchten auf Jupiter heller als anderswo im Sonnensystem. Im Kern von Jupiter ist die Zusammensetzung jedoch jedermanns Sache. Niemand ist sich sicher, wie weit die flüssige Wasserstoffschicht eindringt und ob der Kern schwerere Elemente enthält. Juno möchte mehr über das Innere des Jupiter herausfinden, indem es die Atmosphäre, die Schwerkraft und das Magnetfeld des Planeten untersucht.
4. Wie tief gehen die Zonen, Gürtel und Sturmmerkmale wie der Rote Fleck?
Jupiters schrumpfender Großer Roter Fleck ist in Bildern des Hubble-Weltraumteleskops aus den Jahren 1995, 2009 und 2014 (Einschübe) zu sehen. Das globale Bild stammt aus dem Jahr 2004.(Bildnachweis: NASA, ESA und A. Simon (Goddard Space Flight Center))
Bilder von Jupiter zeigen dicke Streifen und wirbelnde Stürme, aber die meisten dieser Bilder erfassen nur die Spitzen der Wolken, die den riesigen Planeten bedecken. Es ist unklar, wie das Wetter tiefer unten im Inneren von Jupiter ist und ob die Merkmale, die auf der Oberfläche zu sehen sind, darunter vorhanden sind.
'Juno wird zum ersten Mal die globale Struktur und Bewegungen der Atmosphäre des Planeten unterhalb der Wolkenspitzen bestimmen und Variationen in der Zusammensetzung der Atmosphäre, Temperatur, Wolken und Bewegungsmuster bis in beispiellose Tiefen kartieren', NASA schrieb auf der Juno-Website .
Das Verständnis des Langzeitwetters auf Jupiter wird Wissenschaftlern auch helfen, Rätsel zu lösen, beispielsweise warum der Große Rote Fleck schrumpft. Dieses Sturmmerkmal ist Astronomen bekannt, seit Anfang des 17. Jahrhunderts erstmals Teleskope erhältlich waren. Aber seit 1930 haben Astronomen bemerkt, dass der Sturm immer kleiner wird; im Jahr 2014 es war in seiner kleinsten Statur aller Zeiten . Einst als groß genug geschätzt, um drei Erden über seine Breite zu passen, ist der Sturm jetzt nicht größer als der Durchmesser der Erde.
5. Wie dreht sich das Innere des Jupiter?
Das Innere des Jupiter (links) im Vergleich zum Inneren von Saturn, Uranus und Neptun.(Bildnachweis: NASA)
Wenn Sie sich das Äußere von Jupiter ansehen, können Sie sehen, dass sich die Zonen und Bänder nicht gemeinsam bewegen. Es gibt von Nacht zu Nacht Veränderungen in ihrer Rotation und Größe, Veränderungen, die sogar bei Amateurteleskopen sichtbar sind.
Tiefer in der Atmosphäre des Jupiter wird das Geschehen noch weniger verstanden. Bisher haben planetarische Sonden hauptsächlich die Oberfläche des Riesenplaneten untersucht. Juno möchte etwas tiefer untersuchen, um zu sehen, wie sich das Innere des Jupiter dreht.
6. Wie und wo entsteht das Magnetfeld?
Künstlerische Darstellung der Aurora auf Jupiter und ihrer Magnetosphäre.(Bildnachweis: JAXA)
Es wird angenommen, dass die Magnetfelder um Planeten wie die Erde durch den Fluss von Flüssigkeiten im Kern verursacht werden (im Fall der Erde ist die Flüssigkeit Eisen). Auf Jupiter sind die Dinge jedoch komplizierter. Wie bereits erwähnt, hat der Planet näher an seinem Zentrum flüssigen Wasserstoff, der ebenfalls leiten würde, ähnlich wie ein Metall. Es ist also unklar, ob das Magnetfeld von dort oder aus einem tieferen Inneren des Planeten stammt oder ob das Feld durch eine Art dualer Prozess erzeugt wird.
Herauszufinden, was im Jupiter passiert, könnte uns nicht nur helfen, den Magnetismus in riesigen Planeten in unserem eigenen Sonnensystem zu verstehen, sondern könnte auch Wissenschaftlern helfen, Vorhersagen über Planeten außerhalb des Sonnensystems zu treffen. Jupiter gilt als Modell für Exoplanetenstudien, obwohl es sehr seltsame Planeten von Jupiter-Größe gibt. Einige kreisen beispielsweise sehr nahe an ihren Muttersternen. [ Was steckt im Inneren von Jupiter? Enge Begegnungen mit dem Riesen (Video) ]
7. Was treibt die Aurora in Jupiter an?
Röntgen-Auroren auf dem Jupiter, die vom Chandra-Röntgenobservatorium aufgenommen wurden, werden hier von einem gleichzeitig aufgenommenen optischen Bild des Hubble-Weltraumteleskops überlagert.(Bildnachweis: Röntgen: NASA/CXC/SwRI/R.Gladstone et al.; Optisch: NASA/ESA/Hubble Heritage)
Jupiters Polarlichter wurden zum ersten Mal entdeckt, als die Raumsonde Voyager 1 1979 vorbeiflog. Als Astronomen später Röntgenteleskope auf den Planeten richteten, sahen sie jedoch viel mehr Leistung als erwartet. Polarlichter sind auf Jupiter so häufig, dass in a Pressemitteilung 2007 Astronomen sagten, dass sie die Polarlichter jedes Mal sehen, wenn sie den riesigen Planeten betrachten.
Der Prozess zur Erzeugung dieser Felder ist jedoch kaum verstanden, fügte die NASA in derselben Pressemitteilung hinzu. Wissenschaftler wissen, dass Jupiter genug Spin hat, um seine eigenen Polarlichter zu produzieren (im Gegensatz zur Erde, die vollständig auf Sonnenaktivität angewiesen ist). Sie wissen auch, dass die Polarlichter von geladenen Teilchen stammen, hauptsächlich (im Fall von Jupiter) von vulkanischen Wolken auf dem Mond Io. Es ist jedoch unklar, wie die Teilchen von Io in die Magnetosphäre des Jupiter gelangen. Eine genauere Untersuchung wird von der Raumsonde Juno erforderlich sein.
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