Juno løser 39-årige mysterium om Jupiters lyn

Lige siden NASAs rumfartøj Voyager 1 fløj forbi Jupiter i marts, 1979, forskere har spekuleret over oprindelsen til Jupiters lyn. Dette møde bekræftede eksistensen af ​​Jovian lyn, som havde været teoretiseret i århundreder. Men da den ærværdige opdagelsesrejsende skød forbi, dataene viste, at de lyn-associerede radiosignaler ikke stemte overens med detaljerne i radiosignalerne produceret af lyn her på Jorden.

I et nyt papir udgivet i Natur i dag, forskere fra NASAs Juno -mission beskriver måderne, hvorpå lyn på Jupiter faktisk er analogt med Jordens lyn. Selvom, på nogle måder, de to lyn er polære modsætninger.

"Uanset hvilken planet du er på, lyn fungerer som radiosendere - sender radiobølger ud, når de blinker hen over en himmel, "sagde Shannon Brown fra NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, en Juno -videnskabsmand og hovedforfatter af papiret. "Men indtil Juno, alle lynsignaler registreret af rumfartøjer [Voyagers 1 og 2, Galileo, Cassini] var begrænset til enten visuelle detektioner eller fra kilohertz -området af radiospektret, trods en søgning efter signaler i megahertz -området. Mange teorier blev tilbudt at forklare det, men ingen teori kunne nogensinde få trækkraft som svaret. "

Indtast Juno, som har kredset om Jupiter siden 4. juli, 2016. Blandt sin pakke med meget følsomme instrumenter er Microwave Radiometer Instrument (MWR), som registrerer emissioner fra gasgiganten på tværs af et bredt spektrum af frekvenser.

"I dataene fra vores første otte flybys, Junos MWR registrerede 377 lynudladninger, "sagde Brown." De blev optaget i både megahertz- og gigahertz -området, hvilket er hvad du kan finde med terrestriske lynemissioner. Vi tror, ​​at grunden til, at vi er de eneste, der kan se det, er fordi Juno flyver tættere på belysningen end nogensinde før, og vi søger med en radiofrekvens, der let passerer gennem Jupiters ionosfære. "

Mens åbenbaringen viste, hvordan Jupiter -lyn ligner Jordens, det nye papir bemærker også, at hvor disse lynnedslag blinker på hver planet, faktisk er ganske anderledes.

"Jupiters lynfordeling er indefra og ud i forhold til Jorden, "sagde Brown." Der er stor aktivitet nær Jupiters poler, men ingen nær ækvator. Du kan spørge alle, der bor i troperne - det gælder ikke for vores planet. "

Hvorfor samles lyn nær ækvator på Jorden og nær polerne på Jupiter? Følg varmen.

Jordens stammer størstedelen af ​​sin varme eksternt fra solstråling, høflighed af vores sol. Fordi vores ækvator bærer størstedelen af ​​dette solskin, varm fugtig luft stiger (gennem konvektion) mere frit der, som nærer tårnhøje tordenvejr, der producerer lyn.

Jupiters bane er fem gange længere fra Solen end Jordens bane, hvilket betyder, at den gigantiske planet modtager 25 gange mindre sollys end Jorden. Men selvom Jupiters atmosfære stammer størstedelen af ​​dens varme inde fra selve planeten, dette gør ikke solens stråler irrelevante. De giver noget varme, opvarmning af Jupiters ækvator mere end polerne - ligesom de opvarmer Jorden. Forskere mener, at denne opvarmning ved Jupiters ækvator er lige nok til at skabe stabilitet i den øvre atmosfære, hæmmer stigningen af ​​varm luft indefra. Stængerne, som ikke har denne varme på øverste niveau og derfor ingen atmosfærisk stabilitet, lade varme gasser fra Jupiters indre stige, driver konvektion og skaber derfor ingredienserne til lynet.

"Disse fund kan bidrage til at forbedre vores forståelse af sammensætningen, cirkulation og energistrømme på Jupiter, "sagde Brown. Men et andet spørgsmål truer, hun sagde. "Selvom vi ser lyn i nærheden af ​​begge poler, hvorfor er det mest optaget på Jupiters nordpol? "

I et andet Juno -lynpapir, der blev offentliggjort i dag i Nature Astronomy, Ivana Kolmašová fra Det Tjekkiske Videnskabsakademi, Prag, og kolleger, præsentere den hidtil største database med lyngenererede lavfrekvente radioemissioner omkring Jupiter (whistlers). Datasættet på mere end 1, 600 signaler, indsamlet af Juno's Waves instrument, er næsten 10 gange antallet registreret af Voyager 1. Juno opdagede spidshastigheder på fire lynnedslag pr. sekund (svarende til hastighederne observeret i tordenvejr på Jorden), hvilket er seks gange højere end topværdierne, der blev opdaget af Voyager 1.

"Disse opdagelser kunne kun ske med Juno, "sagde Scott Bolton, hovedforsker ved Juno fra Southwest Research Institute, San Antonio. "Vores unikke bane giver vores rumfartøj mulighed for at flyve tættere på Jupiter end noget andet rumfartøj i historien, så signalstyrken på, hvad planeten udstråler, er tusind gange stærkere. Også, vores mikrobølge- og plasmabølgeinstrumenter er topmoderne, tillader os at udvælge selv svage lynsignaler fra kakofoni af radioemissioner fra Jupiter. "

NASAs Juno -rumfartøj foretager sit 13. videnskab flyby over Jupiters mystiske skytoppe den 16. juli.