Astronomia

Cosa ci fa il germano nell'atmosfera di Giove?

Cosa ci fa il germano nell'atmosfera di Giove?

tedesco (GeH4) è stato rilevato nell'atmosfera di Giove.

La sua formazione dagli elementi sembra essere termodinamicamente sfavorevole perché la sua entalpia di formazione è positiva e (credo) ha un'entropia inferiore rispetto agli elementi liberi.

Quindi cosa diavolo ci fa lì, considerando che il germanio libero affonderebbe e l'idrogeno libero galleggerebbe?


Quanto elementi specifici affondano all'interno di un calderone planetario con variazioni di calore, termiche e chimiche, dipende non solo dalla loro densità ma anche dalla chimica dell'elemento. Questa domanda discute l'uranio nel nucleo terrestre e la risposta migliore suggerisce (credo correttamente) che essenzialmente non c'è uranio nel nucleo terrestre, è in gran parte nella crosta perché l'uranio si ossida facilmente, quindi forma elementi più leggeri che non affondano ma si alzano con i silicati e basalto, che è (più o meno) densità simile. L'uranio galleggia nel mantello terrestre perché si lega all'ossigeno.

L'ossigeno libero (O2) dovrebbe distruggere qualsiasi germano, ma probabilmente c'è così poco ossigeno libero nell'atmosfera di Giove che il germano è in grado di essere presente (in una frazione di parti per miliardo - è molto raro su Giove, ma è rilevabile).

Inoltre, dato il calore interno di Giove, termodinamicamente sfavorevole non importa molto. C'è abbastanza calore che la chimica tende a operare in un equilibrio più equilibrato, e non sempre nella direzione esotermica, come di solito vediamo nella maggior parte delle reazioni naturali alle temperature che vediamo sulla Terra.

Infine, e a rischio di affermare l'ovvio, il Germano è uno di quei gas pesanti "strani", a causa della simmetria elettrica atomica, e poiché è un gas, non un solido e date le significative correnti termiche di Giove, si mescola nell'atmosfera di Giove. Probabilmente congela fuori dall'atmosfera superiore di Giove quando fa troppo freddo, ma è presente nell'atmosfera inferiore, abbastanza presente da essere comunque rilevato. (Penso che sia meno di 1 ppb). - Comunque è una risposta breve. Non ho letto nessuno degli articoli recenti su questo. Sono tutti articoli a pagamento. Invito chiunque le abbia lette a dare una risposta più dettagliata.

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Quindi cosa diavolo ci fa lì, considerando che il germanio libero affonderebbe e l'idrogeno libero galleggerebbe?

Voglio aggiungere che i gas si comportano diversamente dai solidi o dai liquidi. In chimica, a volte le cose si mescolano e formano soluzioni (come acqua e alcol), a volte no e per strati (come olio e acqua).

I gas sono particolarmente bravi a rimanere miscelati e a non stratificarsi, specialmente dove sono presenti vento e correnti ascensionali.

perché non vengono menzionati molti altri componenti semplici nelle discussioni sull'atmosfera di Giove, come la metilammina?

C'è metilammina nell'atmosfera di Giove. Anche Saturno. Questo studio di ricerca cita "bande" di esso. Anche questo ne discute.

urea e acido ossamico, solo per citarne alcuni?

L'urea è un solido a temperatura ambiente. Si decompone quando fuso, quindi non è stabile come gas. Si scioglie a 133-135 C. Potrebbe non essere mai stabile su Giove come gas poiché non è nemmeno stabile come liquido sopra i 135 C.

L'acido ossamico, non è nemmeno stabile da solo, è solubile in acqua. È anche abbondante ossigeno e l'ossigeno libero è raro su Giove.

Quindi questi ultimi 2 non sono buoni esempi, né è affatto stabile come gas, Germane è stabile nell'atmosfera di Giove, sebbene sia presente in quantità molto piccole.

Un punto importante da considerare con i gas in tracce nelle atmosfere planetarie è la formazione e l'emivita. Il metano, per esempio, non è stabile nell'atmosfera terrestre. Reagisce con l'ossigeno, anche se a poche centinaia di parti per miliardo, è abbastanza raro che non reagisca molto. Anche il metano viene prodotto costantemente nello stomaco dei mammiferi (gas), ma viene anche distrutto, reagendo con l'ossigeno ogni volta che si avvicina a una fiamma oa un fulmine, combinandosi con l'ossigeno per formare CO2 e acqua. Ha un'emivita di circa 10-15 anni, ma poiché viene costantemente creato dalla digestione e dalla decomposizione incomplete, è sempre presente nella nostra atmosfera - in circa 1 parte per milione.

La CO2 ha un'emivita più lunga nella nostra atmosfera, per lo più non viene distrutta, ha bisogno di essere fatta piovere. Viene anche costantemente ripristinato, distrutto nella fotosintesi e ricreato dalla respirazione.

Il punto di tutto questo è che qualsiasi oligoelemento nell'atmosfera di un pianeta, deve avere una fonte di creazione e un'emivita di, distruzione, se vuoi.

Una curiosa eccezione sulla Terra è l'Argon. L'argon è un sottoprodotto del decadimento radioattivo e come gas nobile non reagisce con nulla, quindi si crea e rimane nella nostra atmosfera. Viene creato lentamente, ma poiché non viene mai distrutto, è attualmente circa l'1% della nostra atmosfera.

GeH4 segue le stesse linee guida di base. Viene creato all'interno di Giove ed è abbastanza stabile nell'atmosfera di Giove che il suo equilibrio tra creazione e distruzione porta a circa 1 parte per miliardo. Non ne so abbastanza per dire quale sia l'emivita atmosferica.

Come hai detto, ci sono "molti" elementi nell'atmosfera di Giove. Ci sono innumerevoli altri che NON sono nella sua atmosfera. Perché un elemento sia presente in un'atmosfera ha bisogno di un certo grado di stabilità e di una qualche forma di creazione.

Giove è quasi il 90% di idrogeno. Non è pratico che l'idrogeno galleggi intorno agli elementi più pesanti. Pensalo come un mare di idrogeno, con altre cose nell'idrogeno, alcune si mescolano e galleggiano, alcune affondano, alcune reagiscono chimicamente, ma l'idrogeno è sempre presente.

Ad ogni modo, volevo solo toccare alcune delle nozioni di base e non dare una risposta così lunga.

Voglio dire letteralmente, come l'hai capito? Cosa hai cercato su Google? Lo chiedo perché ho a che fare con centinaia di composti e spero che tu abbia trovato una bella posizione centralizzata per informazioni del genere.

Stiamo andando un po' al di fuori delle linee guida qui, ma brevemente, ho cercato la struttura molecolare di ciascuno dei composti che hai suggerito e non mi sembravano gas. Sembravano troppo complessi e di forma storta, quindi ero sospettoso fin dall'inizio.

Ma la risposta alla tua domanda è semplicemente che ho controllato Wikipedia, che può essere lunga (Urea) o molto corta (Acido ossalico) e non sempre affidabile al 100%. Una volta lì ho fatto una ricerca di parole per "punto di ebollizione" e "Punto di fusione" quando il punto di ebollizione non veniva visualizzato. Perché qualsiasi molecola sia un gas ha bisogno di un punto di ebollizione, quindi questa è la prima cosa facile e veloce da cercare.

Puoi anche cercare i diagrammi di fase, che sono fantastici, ma rari per tutto tranne che per le molecole più comuni.

Per l'acido ossalico, mi sbagliavo, è un solido. Wikipedia lo menzionava solo in una soluzione acquosa. Questo sito gli dà un punto di fusione ma nessun punto di ebollizione, il che mi suggerisce che non lo fa come un gas, o, almeno, non facilmente. Forse in circostanze molto particolari, forse in un serbatoio a pressione pieno di gas nobili, ma sto solo ipotizzando.

Cercare su Google "Punto di fusione" "punto di ebollizione", accanto al nome dell'elemento non è brillante, ma può fornire una risposta rapida.


Aggiunta più lunga:

I gas tendono ad essere molecole più piccole, gas nobili o quando sono più massicci, devono essere simmetrici. Un chimico probabilmente non la metterebbe così, ma questo è il succo.

Prendi la riga 2 della tavola periodica, Litio (numero 3) a Florine (numero 9) - ignorando i gas nobili per ora. Questi atomi hanno 4 orbitali a coppia di elettroni nel loro guscio esterno che vogliono formare un tetraedro. La CO2 ha 2 doppi legami - che la rendono una linea retta, o non polare è il termine chimico. Ho usato la parola simmetrico nella mia risposta iniziale. Non polare è, credo, più corretto.

Quella non polarità o simmetria è il motivo per cui la CO2 non si lega facilmente ad altre cose, perché è una linea retta, con cariche uguali su ciascuna estremità. poiché non si lega facilmente ad altre molecole, è un gas a temperatura relativamente bassa. CH4, mentre un tetraedro, non una linea, è anche non polare e ha una carica uguale su tutti i lati, quindi rimane anche un gas a temperature abbastanza fredde.

L'acqua (H20) è diversa. L'ossigeno condivide 2 singoli legami o coppie di elettroni con l'idrogeno, riempie le altre 2 coppie di elettroni esterne, quindi ha una forma piegata ed è polare. Questa polarità dà ad H20 un lato con carica positiva e un lato con carica negativa. Quella polarità lo aiuta a legarsi con se stesso. Ecco perché l'acqua rimane bagnata o rimane ghiacciata a una temperatura molto più calda rispetto a molecole di massa simili come il CH4 e molecole più pesanti come la CO2.

Per un gas, la non polarità aiuta. Un triangolo rettilineo o tetraedrico, o un triangolo piatto o un poliedro a sei lati (una specie di forma cubica) e alcune catene di carbonio sono, per quanto ne so, le uniche opzioni per la non polarità. Le molecole polari molto leggere possono essere anche molecole di gas. Tutto questo varia in qualche modo con la temperatura e la pressione, quindi non ci sono risposte esatte.

Gas comuni a temperatura ambiente. - nota, questo non è un elenco completo.

Li ricomprerò e ne aggiungo alcuni.

Gas elementari

H2 (idrogeno) 2,02 N2 (azoto) 28,01
O2 (ossigeno) 32,00
F2 (fluoro) 38.00
Cl2 (cloro) 70,91
BR2 (bromo) - a circa 60 gradi C. I2 (iodio) - a circa 180 gradi C. AT2 (astato) - a circa 337 gradi C.

Vale la pena notare che tutti questi, ad eccezione dell'idrogeno e dell'azoto, si legano più facilmente con altri elementi ed è improbabile che siano presenti in un'atmosfera planetaria. (La fotosintesi che crea O2 è un'eccezione a questa regola).

gas nobili

Lui (elio) 4.00
Ne (neon) 20.18
Ar (argon) 39,95
Kr (cripton) 83,80
Xe (xeno) 131.30
Radon (radioattivo, breve emivita, ma è un gas)

Questi possono essere presenti nell'atmosfera di un pianeta poiché sono per lo più chimicamente inattivi. (Lo xeno è leggermente reattivo).

Molecole di gas (non polari)

CH4 (metano) 16.04
NH3 (ammoniaca) 17,03 C2H6 (etano) 30,07
PH3 (fosfina) 34,00
CO2 (anidride carbonica) 44,01
C3H8 (propano) 44.10
C4H10 (butano) 58.12
BF3 (trifluoruro di boro) 67,80
SF6 (esafluoruro di zolfo) 146,05

(Dirò di più su questi a breve).

Molecole di gas, polari

HCN (acido cianidrico) 27.03
CO (monossido di carbonio) 28.01
NO (ossido di azoto) 30.01
H2S (acido solfidrico) 34.08
HCl (acido cloridrico) 36,46
N2O (ossido di azoto) 44.01
NO2 (biossido di azoto) 46.01
O3 (ozono) 48.00
SO2 (anidride solforosa) 64.06
CF2Cl2 (diclorodifluorometano) 120,91 (solo un po' polare) H20 (un gas alla giusta temperatura e pressione)

Ci sono più molecole polari che non polari, ma al di fuori dello strano CF2CL2, tutti i gas polari sono relativamente leggeri, essendo SO2 il peso molecolare più massiccio di 64.

Hai menzionato la metilammina che è fondamentalmente ammoniaca (NH3) in cui uno degli idrogeni è sostituito da un gruppo metilico (CH3). NH2CH3.

Anche la dimetilammina (CH3)2NH è un gas a circa 7 gradi C e oltre (punto di ebollizione).

Giocare con la temperatura e le variazioni sulle molecole di gas (sostituendo H con CH3, sostituendo H con NH2, sostituendo H con OH, ma ricorda, si tende a parlare di ossigeno, come un 10 perfetto in un ballo, quindi non va bene , a meno che non ci sia vita e una fonte di ossigeno (fotosintesi).

Allo stesso modo la serie "Ane", più precisamente chiamata idruri del Gruppo 14. Gruppo 14: carbonio, silicio, germanio, stagno e piombo, e gli idruri, Metano, Silano, Germano, Stanane, Plumbane. Tutti questi sono polari e tutti sono molecole di gas. La maggior parte è molto reattiva con l'ossigeno. Il metano richiede una fiamma, ma gli altri 4 reagiscono abbastanza facilmente con l'ossigeno.

E quando la temperatura sale, aggiungi nuovi gas, ma il calore tende a distruggere la chimica complessa, quindi c'è un po' di compromesso. Non c'è una risposta facile su cosa potrebbe essere un gas e cosa no, ma iniziare con gli elementi costitutivi e lo scambio potrebbe essere un punto di partenza. Non sempre funziona però. La CO2 non è polare ed è un gas. SO2, anche se il silicio è nel gruppo del carbonio, è polare e piegato. Non è un gas (è più vicino alla sabbia) con un punto di fusione molto alto.

Quindi, la risposta deludente è che a volte puoi scendere nella colonna della tavola periodica e trovare un altro e un altro gas semplicemente per sostituzione ea volte no. Nel caso di SIO2, i legami sono molto diversi dalla CO2 e il punto di fusione è superiore a 3000 gradi. Spiegato in dettaglio in questa domanda qui.

Alcune delle serie Hexafloride sono interessanti. 4 di questi sono gas stabili alla temperatura terrestre e generalmente non abbastanza reattivi da respirare e suonare come James Earl Jones quando parli, ma è improbabile che si trovino nell'atmosfera di un pianeta perché sono vulnerabili alla fotodisintegrazione e non è probabile che essere riformato in numero significativo Altre molecole hanno maggiori probabilità di formarsi.

E, naturalmente, potresti avere un pianeta con una temperatura superficiale di 3.000 gradi e tutti i tipi di gas elementali, vedi tavola periodica fredda con scorrimento della temperatura) e a 6.000 gradi, tutti gli elementi sono fondamentalmente gas, ma una temperatura così alta distrugge qualsiasi chimica complessa quindi non ottieni molecole complesse. Inoltre, a temperature così elevate, la direzione eso/endo termica non è più applicabile. Le molecole tendono a formarsi avanti e indietro in un rapporto di equilibrio. Quel pezzo che ricordo della scuola.

Sulla questione del Germane in Giove, solleva alcune altre domande, e gli altri idruri del Gruppo 14? E Saturno? È possibile che Saturno abbia troppo poco idrogeno metallico per creare molto Germane.

Il trucco in generale è sia la formazione che la stabilità. Se un gas ha un'emivita troppo breve (come se fosse vulnerabile alla fotodisinfestazione come lo sono molte catene di carbonio), allora è improbabile che duri.

Giove ha anche tempeste e vento abbastanza potenti da far apparire alcuni elementi che non sono necessariamente gas - come la polvere in un certo senso, in alto nella sua atmosfera, alcune catene di carbonio, zolfo e fosforo e idrosolfuro di ammonio, (che, nonostante abbia un punto di ebollizione, è più preciso dire che si separa in ammoniaca e idrogeno solforato a 56,6 gradi C, nelle fredde nuvole superiori di Giove i due elementi potrebbero combinarsi, in qualcosa come una polvere. Tecnicamente è un sale. Fonte.

Mi scuso se mi sono lasciato trasportare. Amo pensare alle atmosfere planetarie. Non vedo l'ora che il J.W.S.T. ottiene un'immagine di alcuni in altri sistemi solari.

Il mio gattino sta cercando di cancellare ciò che ho scritto, quindi lo posterò ora - lo riordinerò più tardi.


Cosa ci fa il germano nell'atmosfera di Giove? - Astronomia

Tutti i pianeti mostrano una differenziazione nella loro struttura: gli elementi più densi affondano al centro del pianeta e gli elementi più leggeri "galleggiano" verso gli strati esterni di un pianeta. I modelli di Giove mostrano che ha un nucleo roccioso circondato da una miscela ghiacciata di acqua e ammoniaca circondata da idrogeno ed elio.

Ora arriva la mia domanda: se i gas come l'ammoniaca, il metano, ecc. sono più densi dell'idrogeno, perché sono presenti nell'atmosfera di Giove? Non avrebbero dovuto "affondare" molto tempo fa?

La tua domanda è buona. La ragione fondamentale per cui ci sono gas più pesanti dell'idrogeno nella parte superiore dell'atmosfera di Giove è che Giove è abbastanza caldo che il metano, l'ammoniaca, ecc. nell'atmosfera sono gassosi (non si condensano in un liquido) e l'atmosfera è ben miscelato per convezione.

Mentre Giove stava accumulando materiale durante la sua formazione, è diventato abbastanza caldo che l'acqua e altre molecole sono diventate gassose e hanno formato un involucro attorno al nucleo in crescita. Col passare del tempo e sempre più materiale è caduto sul pianeta, l'involucro gassoso è diventato più grande. I planetesimi che hanno colpito il pianeta alla fine della sua formazione hanno avuto difficoltà a penetrare attraverso l'involucro circostante che era piuttosto spesso. Gli impattatori sublimarono nell'atmosfera e aggiunsero i loro elementi pesanti alla parte superiore del pianeta. Il calore provocava una convezione che distribuiva uniformemente gli elementi pesanti attraverso l'involucro. Non erano in grado di affondare nel nucleo.

Un altro modo per immaginarlo è pensare alla Terra. Abbiamo N2 e O2 nella nostra atmosfera, eppure non abbiamo uno strato di N2 sul fondo e poi uno strato di O2. I gas atmosferici non si separano così perché sono costantemente mescolati per convezione causata da gradienti termici.

Inoltre, Saturno e Giove si differenzieranno ancora di più nel tempo. Pensiamo che questo stia accadendo proprio ora a Saturno. Saturno si è raffreddato a una temperatura in cui l'elio diventa immiscibile (incapace di rimanere disciolto) nello strato di idrogeno metallico liquido. L'elio "piove" sul nucleo, che rilascia energia. Questo processo può spiegare l'energia extra che vediamo emanare da Saturno, così come l'esaurimento dell'elio nell'atmosfera che osserviamo. Questo stesso processo dovrebbe avvenire su Giove mentre si raffredda, ma pensiamo che Giove sia ancora troppo caldo. (Anche se alcuni astronomi ritengono che sia effettivamente iniziato di recente, e questo spiega l'abbondanza di elio leggermente inferiore al previsto nell'atmosfera di Giove.)


Com'è l'atmosfera di Giove?

Non è carino. L'idrogeno e l'elio costituiscono la maggior parte dell'atmosfera di Giove insieme a tracce di metano, ammoniaca, idrogeno solforato e acqua. Le nuvole visibili ai telescopi ottici sono di ghiaccio ammoniacale, e sono quelle che creano le fasce marroni e le zone bianche del pianeta. È qui che si verificano tempeste, spesso con fulmini, visibili come pennacchi luminosi, che interrompono le fasce equatoriali, i cui effetti possono essere visibili per mesi o anni. Quei pennacchi si comportano in modo molto simile ai cumulonembi che precedono i temporali sulla Terra.


ALMA mostra cosa c'è dentro le tempeste di Giove

Nuvole vorticose, grandi cinture colorate, tempeste giganti. La bellissima e incredibilmente turbolenta atmosfera di Giove è stata mostrata molte volte. Ma cosa sta succedendo sotto le nuvole? Cosa sta causando le numerose tempeste ed eruzioni che vediamo sulla "superficie" del pianeta? Tuttavia, per studiarlo, la luce visibile non è sufficiente. Dobbiamo studiare Giove usando le onde radio.

Le nuove immagini delle onde radio realizzate con l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) forniscono una visione unica dell'atmosfera di Giove fino a cinquanta chilometri sotto il ponte di nuvole visibili (ammoniaca) del pianeta.

“ALMA ci ha permesso di realizzare una mappa tridimensionale della distribuzione del gas di ammoniaca sotto le nuvole. E per la prima volta, siamo stati in grado di studiare l'atmosfera al di sotto degli strati di nubi di ammoniaca dopo un'energica eruzione su Giove", ha affermato Imke de Pater dell'Università della California, Berkeley (EE. UU.).

L'atmosfera del gigante Giove è composta principalmente da idrogeno ed elio, insieme a tracce di gas di metano, ammoniaca, idrosolfuro e acqua. Lo strato di nubi più in alto è costituito da ghiaccio di ammoniaca. Al di sotto di questo c'è uno strato di particelle solide di idrosolfuro di ammoniaca, e ancora più in profondità, circa 80 chilometri sotto il ponte di nuvole superiore, c'è probabilmente uno strato di acqua liquida. Le nuvole superiori formano le distintive cinture marroni e zone bianche viste dalla Terra.

Molte delle tempeste su Giove hanno luogo all'interno di quelle cinture. Possono essere paragonati ai temporali sulla Terra e sono spesso associati a eventi di fulmini. Le tempeste si rivelano alla luce visibile come piccole nuvole luminose, chiamate pennacchi. Queste eruzioni di pennacchi possono causare una grave interruzione della cintura, che può essere visibile per mesi o anni.

Le immagini ALMA sono state scattate pochi giorni dopo che gli astronomi dilettanti hanno osservato un'eruzione nella fascia equatoriale meridionale di Giove nel gennaio 2017. Un piccolo pennacchio bianco brillante è stato prima visibile, e poi è stata osservata una rottura su larga scala nella fascia che è durata per settimane dopo la eruzione.

De Pater e i suoi colleghi hanno usato ALMA per studiare l'atmosfera al di sotto del pennacchio e della cintura interrotta a lunghezze d'onda radio e li hanno confrontati con la luce UV-visibile e le immagini a infrarossi realizzate con altri telescopi all'incirca nello stesso momento.

"Le nostre osservazioni di ALMA sono le prime a mostrare che durante un'eruzione energetica vengono generate alte concentrazioni di gas ammoniaca", ha affermato de Pater. “La combinazione di osservazioni simultanee a molte lunghezze d'onda diverse ci ha permesso di esaminare l'eruzione in dettaglio. Il che ci ha portato a confermare l'attuale teoria secondo cui i pennacchi energetici sono innescati dalla convezione umida alla base delle nuvole d'acqua, che si trovano in profondità nell'atmosfera. I pennacchi portano il gas di ammoniaca dalle profondità dell'atmosfera alle alte quote, ben al di sopra del ponte principale delle nuvole di ammoniaca", ha aggiunto.

"Queste mappe ALMA a lunghezze d'onda millimetriche completano le mappe realizzate con il Very Large Array della National Science Foundation in lunghezze d'onda centimetriche", ha affermato Bryan Butler del National Radio Astronomy Observatory. "Entrambe le mappe sondano al di sotto degli strati nuvolosi visti a lunghezze d'onda ottiche e mostrano i gas ricchi di ammoniaca che salgono e formano gli strati nuvolosi superiori (zone) e l'aria povera di ammoniaca che scende (cinture)."

“I risultati attuali mostrano in modo superbo cosa si può ottenere nella scienza planetaria quando un oggetto viene studiato con vari osservatori e a varie lunghezze d'onda”. Spiega Eric Villard, un astronomo di ALMA che fa parte del team di ricerca. “ALMA, con la sua sensibilità e risoluzione spettrale senza precedenti alle lunghezze d'onda radio, ha collaborato con successo con altri importanti osservatori in tutto il mondo, per fornire i dati che consentissero una migliore comprensione dell'atmosfera di Giove.

Informazioni aggiuntive

L'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una struttura astronomica internazionale, è una partnership dell'European Southern Observatory (ESO), della US National Science Foundation (NSF) e del National Institutes of Natural Sciences (NINS) del Giappone in cooperazione con la Repubblica del Cile. ALMA è finanziata dall'ESO per conto dei suoi Stati membri, da NSF in collaborazione con il National Research Council of Canada (NRC) e il Ministero della Scienza e della Tecnologia (MOST) di Taiwan e da NINS in collaborazione con l'Academia Sinica (AS) a Taiwan e il Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

La costruzione e le operazioni di ALMA sono guidate dall'ESO per conto dei suoi Stati membri dal National Radio Astronomy Observatory (NRAO), gestito da Associated Universities, Inc. (AUI), per conto del Nord America e dal National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ ) per conto dell'Asia orientale. L'Osservatorio congiunto ALMA (JAO) fornisce la direzione e la gestione unificate della costruzione, della messa in servizio e del funzionamento di ALMA.

Video

Immagini

Immagine radio di Giove realizzata con ALMA. Le bande luminose indicano le alte temperature e le bande scure le basse temperature. Le bande scure corrispondono alle zone su Giove, che sono spesso bianche alle lunghezze d'onda visibili. Le bande luminose corrispondono alle cinture marroni del pianeta. Questa immagine contiene oltre 10 ore di dati, quindi i dettagli più fini sono macchiati dalla rotazione del pianeta. Credito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al. NRAO/AUI NSF, S. Dagnello

Mappa piatta di Giove in onde radio con ALMA (in alto) e luce visibile con il telescopio spaziale Hubble (in basso). L'eruzione nella fascia equatoriale meridionale è visibile in entrambe le immagini. Credito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al. NRAO/AUI NSF, S. Dagnello NASA/Hubble

Mappa sferica ALMA di Giove che mostra la distribuzione del gas di ammoniaca sotto il ponte di nuvole di Giove. Credito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al. NRAO/AUI NSF, S. Dagnello


Cosa ci fa il germano nell'atmosfera di Giove? - Astronomia

Tutti i pianeti mostrano una differenziazione nella loro struttura: gli elementi più densi affondano al centro del pianeta e gli elementi più leggeri "galleggiano" verso gli strati esterni di un pianeta. I modelli di Giove mostrano che ha un nucleo roccioso circondato da una miscela ghiacciata di acqua e ammoniaca circondata da idrogeno ed elio.

Ora arriva la mia domanda: se i gas come l'ammoniaca, il metano, ecc. sono più densi dell'idrogeno, perché sono presenti nell'atmosfera di Giove? Non avrebbero dovuto "affondare" molto tempo fa?

La tua domanda è buona. La ragione fondamentale per cui ci sono gas più pesanti dell'idrogeno nella parte superiore dell'atmosfera di Giove è che Giove è abbastanza caldo che il metano, l'ammoniaca, ecc. nell'atmosfera sono gassosi (non si condensano in un liquido) e l'atmosfera è ben miscelato per convezione.

Mentre Giove stava accumulando materiale durante la sua formazione, è diventato abbastanza caldo che l'acqua e altre molecole sono diventate gassose e hanno formato un involucro attorno al nucleo in crescita. Col passare del tempo e sempre più materiale è caduto sul pianeta, l'involucro gassoso è diventato più grande. I planetesimi che hanno colpito il pianeta alla fine della sua formazione hanno avuto difficoltà a penetrare attraverso l'involucro circostante che era piuttosto spesso. Gli impattatori sublimarono nell'atmosfera e aggiunsero i loro elementi pesanti alla parte superiore del pianeta. Il calore provocava una convezione che distribuiva uniformemente gli elementi pesanti attraverso l'involucro. Non erano in grado di affondare nel nucleo.

Un altro modo per immaginarlo è pensare alla Terra. Abbiamo N2 e O2 nella nostra atmosfera, eppure non abbiamo uno strato di N2 sul fondo e poi uno strato di O2. I gas atmosferici non si separano così perché sono costantemente mescolati per convezione causata da gradienti termici.

Inoltre, Saturno e Giove si differenzieranno ancora di più nel tempo. Pensiamo che questo stia accadendo proprio ora a Saturno. Saturno si è raffreddato a una temperatura in cui l'elio diventa immiscibile (incapace di rimanere disciolto) nello strato di idrogeno metallico liquido. L'elio "piove" sul nucleo, che rilascia energia. Questo processo può spiegare l'energia extra che vediamo emanare da Saturno, così come l'esaurimento dell'elio nell'atmosfera che osserviamo. Questo stesso processo dovrebbe avvenire su Giove mentre si raffredda, ma pensiamo che Giove sia ancora troppo caldo. (Anche se alcuni astronomi credono che sia effettivamente iniziato di recente, e questo spiega l'abbondanza di elio leggermente inferiore al previsto nell'atmosfera di Giove.)


L'atmosfera di Giove ospita una "bestia meteorologica unica"

Venerdì 19 marzo 2021, 9:51 - L'impatto di una cometa negli anni '90 sta ora fornendo informazioni sui venti incredibilmente potenti che soffiano sopra le cime delle nuvole di Giove.

Quasi tre decenni fa, una cometa larga 2 chilometri si è spezzata ed è precipitata negli strati nuvolosi di Giove. Solo negli ultimi anni, gli astronomi hanno utilizzato le conseguenze di quel colossale impatto per catturare le prime misurazioni della stratosfera del pianeta. In tal modo, hanno rivelato quella che hanno definito una "bestia meteorologica unica nel nostro sistema solare".

Quando i resti in frantumi della cometa Shoemaker-Levy 9 si schiantarono su Giove nel luglio del 1994, fu uno spettacolo fantastico. Le immagini dei molteplici siti di impatto sono state maestose e, da una distanza di sicurezza, l'evento ci ha offerto uno sguardo su come si presenta realmente l'impatto di una cometa. L'evento ha anche fornito un vantaggio scientifico che è stato realizzato solo ora, nel 2021.

In questa immagine composita, frammenti della cometa Shoemaker-Levy 9 si tuffano verso Giove. La cometa è stata ripresa il 17 maggio 1994, con Giove ripreso separatamente il giorno dopo, il 18 maggio 1994, entrambi dal telescopio spaziale Hubble. Anche Io e la sua ombra sono visibili. Crediti: NASA, ESA, H. Weaver ed E. Smith (STScI) e J. Trauger e R. Evans (Jet Propulsion Laboratory della NASA)

Sebbene i lividi alle sommità delle nuvole di Giove da parte di Shoemaker-Levy 9 siano scomparsi abbastanza rapidamente, c'è stato un effetto duraturo da questo incontro. I pezzi della cometa hanno aggiunto molecole chimiche all'atmosfera di Giove. Uno, in particolare, l'acido cianidrico, è apparentemente comune per le comete ma normalmente non esiste su Giove.

Gli astronomi che utilizzano radiotelescopi come l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), situato nel nord del Cile, hanno già rilevato l'impronta chimica dell'acido cianidrico in comete come la cometa ISON. Portando ALMA verso Giove nel 2017, un team guidato da Thibault Cavalié del Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux in Francia è stato in grado di rilevare l'acido cianidrico lasciato da Shoemaker-Levy 9. L'hanno usato per fare qualcosa che nessuno aveva fatto prima . Hanno monitorato la velocità del vento nella stratosfera di Giove.

Questa serie di immagini cattura le zone di impatto della cometa Shoemaker-Levy 9 nel 1994. Credito: ESO

Simile all'atmosfera terrestre, l'atmosfera di Giove è divisa in diversi strati. Su entrambi i pianeti, le nuvole che vediamo si trovano principalmente nella troposfera. Sopra c'è uno strato quasi privo di nuvole, noto come stratosfera. La mancanza di nuvole rende molto difficile misurare direttamente la velocità del vento nella stratosfera. Qui sulla Terra, possiamo aggirare la difficoltà semplicemente lanciando un pallone meteorologico. Su Giove, tuttavia, avremmo bisogno di sacrificare un'astronave da un miliardo di dollari per un breve assaggio di come sono le velocità stratosferiche.

Poiché apparentemente l'acido cianidrico non si scompone nell'atmosfera superiore di Giove, ciò ha rappresentato un'opportunità unica. Poiché le molecole assorbono calore e radiazioni, emettono varie frequenze di luce per eliminare l'energia in eccesso. Alcune di queste frequenze si trovano nella parte radio dello spettro. Con ALMA già "addestrato" per trovare l'impronta digitale della molecola, gli astronomi potrebbero usare il movimento della sostanza chimica nell'aria come tracciante.

Questa impressione artistica mostra cicatrici da impatto nelle nuvole di Giove dovute a Shoemaker-Levy 9. Credito: ESO/M. Kornmesser/NASA/ESA

Hanno scoperto velocità del vento di circa 600 chilometri all'ora nella stratosfera vicino all'equatore di Giove. Le velocità del vento nei getti polari di Giove - i "nastri" concentrati di vento intorno ai poli nord e sud, simili alle correnti a getto qui sulla Terra - sono risultate sostanzialmente più elevate.

"Il risultato più spettacolare è la presenza di potenti getti, con velocità fino a 400 metri al secondo, che si trovano sotto le aurore vicino ai poli", ha detto Cavalié in un comunicato stampa dell'ESO.

È approssimativamente uguale a 1.450 chilometri all'ora, oltre tre volte più veloce della velocità del vento più forte mai misurata sulla Terra. I risultati del team compaiono in un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Astronomia e Astrofisica di giovedì.

L'impressione di questo artista mostra i getti stratosferici che soffiano intorno alla regione del polo sud di Giove. Credito: ESO/L. Calçada e NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

La chiave di tutto questo è stata l'utilizzo di ALMA per rilevare gli spostamenti Doppler nelle frequenze radio emesse dalle molecole. Gli spostamenti Doppler fanno aumentare la frequenza di un'onda radio se l'onda si sposta verso il rilevatore e diminuiscono se si allontana dal rilevatore.

"Misurando questo spostamento, siamo stati in grado di dedurre la velocità dei venti proprio come si potrebbe dedurre la velocità di un treno in transito dalla variazione della frequenza del fischio del treno", Vincent Hue, coautore dello studio di il Southwest Research Institute (SwRI), ha detto all'ESO.

"Il nostro rilevamento indica che questi getti potrebbero comportarsi come un vortice gigante con un diametro fino a quattro volte quello della Terra e circa 900 chilometri di altezza", il coautore Bilal Benmahi, che è anche al Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux , si legge nella nota.

"Un vortice di queste dimensioni sarebbe una bestia meteorologica unica nel nostro sistema solare", ha aggiunto Cavalié.

Studi come questo forniscono informazioni migliori sulla struttura e le proprietà dell'atmosfera di Giove. Surprises found during this type of research — such as discovering that strong wind speeds 'survive' to much deeper in Jupiter's atmosphere than previously thought — help advance planetary science and our understanding of how massive planets like Jupiter formed.


NMSU astronomers to analyze Jupiter’s atmosphere thanks to NASA grant

Hubble Space Telescope photo of Jupiter was taken when it was comparatively close to Earth, at a distance of 415 million miles. Hubble reveals the intricate, detailed beauty of Jupiter’s clouds as arranged into bands of different latitudes, known as tropical regions. These bands are produced by air flowing in different directions at various latitudes. Lighter colored areas, called zones, are high-pressure where the atmosphere rises. Darker low-pressure regions where air falls are called belts. The planet’s trademark, the Great Red Spot, is a long-lived storm roughly the diameter of Earth. Much smaller storms appear as white or brown-colored ovals. Such storms can last as little as a few hours or stretch on for centuries. (Photo: Images courtesy NASA, ESA, and A. Simon - NASA Goddard)

LAS CRUCES - The atmosphere of Jupiter is a colorful swirl of cloud bands in brown, yellow, red and white with an enormous red spot. To unlock some of the atmosphere’s mysteries on the gas giant planet, New Mexico State University researchers this week received a three-year, $283,800 grant from NASA’s New Frontiers Data Analysis Program.

The New Frontiers research program, within NASA’s Planetary Science Division, is aimed at enhancing the scientific return from New Frontiers class missions. The mission NMSU astronomers have chosen to investigate is the Juno mission, which is currently in orbit around Jupiter.

“We proposed to analyze some infrared images and spectra of Jupiter’s atmosphere to try to understand the circulation patterns and the waves, and the transition between orderly and chaotic circulations in Jupiter’s atmosphere,” said Nancy Chanover, astronomy professor and principal investigator on the project.

The team of researchers working with Chanover includes co-investigators Jason Jackiewicz, associate professor of astronomy Wladimir Lyra, assistant professor of astronomy and Ali Hyder, astronomy Ph.D. student.

The atmosphere of Jupiter is the largest in the solar system. It’s called a gas giant because its atmosphere is made up of mostly hydrogen and helium gas, like the Sun. Each of the professors is approaching the data from a different perspective. Chanover’s perspective is from the upper cloud deck of Jupiter, Jackiewicz studies the interior of Jupiter and vertical motions within the atmosphere, and Lyra creates numerical simulations of fluids of all astrophysical kinds.

“My part is in the modeling of the atmosphere. In this case, we are going to apply my models to the atmosphere of Jupiter to better understand and explain the observations recorded by Juno,” Lyra said as he described some of his previous simulations and how they could apply to the Jupiter project.

“This a previous model, so you can see as the simulation proceeds, more vortices form, they grow, they merge with other ones, they tease each other. In the end, you’re going to have one large vortex. So we are applying the same kind of calculations to the atmosphere of Jupiter.”

Jason Jackiewicz, associate professor of astronomy, is part of the team of researchers studying the atmosphere of Jupiter. Jackiewicz’s research, the NASA-funded Jovian Interiors from Velocimetry Experiment in New Mexico project, he has been using the Dunn Solar Telescope to measure winds in Jupiter’s atmosphere, in particular vertical motions with a very specific technique he pioneered. (Photo: Darren Phillips / New Mexico State University)

As part of Jackiewicz’s research, the NASA-funded Jovian Interiors from Velocimetry Experiment in New Mexico project, he has been using the Dunn Solar Telescope to measure winds in Jupiter's atmosphere, in particular vertical motions, with a very specific technique he pioneered. The data from Juno are being supplemented with observations from JIVE.

“It's exciting that we can obtain data from observations carried out right here in New Mexico that complement the NASA Juno space data, providing us with new constraints about how the atmosphere of Jupiter is dynamically linked to interesting features like vortices,” said Jackiewicz.

Little is known about the interior composition and structure of gas giant planets like Jupiter. One of NASA’s planetary science goals is to understand how the sun’s family of planets originated and evolve.

“The Juno images provide us sort of with east, west and north south motions of the clouds and Jason’s data will provide us with the vertical motions of the clouds,” Chanover said. “Using that three-dimensional dataset, we will really be able to probe what’s driving these vortices in the atmospheric circulation.”

Ph.D. student Ali Hyder will be working with the team on all aspects of the research as part of his doctoral thesis.

“Jupiter’s atmosphere is a dynamic and ever-changing system where we can observe fluid dynamic phenomenology on a scale inaccessible on Earth, so it provides a very unique environment in which to study such phenomena,” Hyder said. “Being part of this project, I will be working on all aspects of numerical modeling, the actual development of the code, modification of the model, analysis of the results from the numerical simulation, and the data reduction of the observations as well.”

From left: Wladimir Lyra, assistant professor of astronomy, Ali Hyder, Ph.D. student, and Nancy Chanover, astronomy professor and principal investigator of a three-year, $283,800 grant from NASA’s New Frontiers Data Analysis Program to analyze infrared images and spectra of Jupiter's atmosphere. (NMSU photo by ) (Photo: Amanda Adame / New Mexico State University)

Results of this research will be published in peer reviewed journals and the new data generated through the mapping of some images or the inclusion of these other datasets will be archived in the Atmospheres Node of NASA’s Planetary Data System, located at NMSU.

Chanover also leads that project, which is responsible for the acquisition, preservation and distribution of all non-imaging atmospheric data from all planetary missions (excluding Earth observations).

“Once the data are archived in the PDS, they are accessible by any investigator worldwide,” Chanover said. “It really provides value to the existing mission data that are in the archive, because now we’re adding what is known as derived data – or a kind of new data – generated as a result of those mission data. So we’re adding another layer on top of the primary mission data.”

The blending of different research specialties to make new discoveries about Jupiter is an important part of the project for Chanover.

“One of the reasons I'm really excited about this project is because it’s a true collaboration among three faculty members in our department who come from varied academic research areas.”

The collaborative nature is also a benefit for Hyder as a graduate student.

“It is a really big deal for me to get exposure to such a varied domain of expertise, which is quite unusual for a single project,” Hyder said. “So I’m getting information regarding the atmosphere, regarding the interior, and regarding numerical astrophysics all together.”


Katharina Doll

Katharina on a student visit to CERN, also known as European Organization for Nuclear Research. Credit: Katharina Doll

Education

How did you become a NASA citizen scientist?

Back in 2007, I got involved in classifying for Galaxy Zoo, which would later become the Zooniverse, and tried out several projects under the Zooniverse umbrella. It provided me with an option to learn more about astronomy (which my classmates and teachers considered a rather "exotic" hobby) and also to use my English skills beyond the classroom.

I discovered Disk Detective shortly after its launch and responded to the first call to submit objects for follow-up observing. The science team's interaction on the site's blog and discussion forum helped me to understand the scientific background of the front-end classifications. PI Marc Kuchner mentioned on the discussion forum that the science team had created an advanced user group. The science team helped me level up in quite a few ways. I could never have imagined the many ways in which my childhood interest in astronomy, combined with a casual involvement with what would become the Zooniverse, would provide a balance to my main course of study.

What are your favorite citizen science projects to work on?

Disk Detective and Backyard Worlds: Planet 9, but there are some other Zooniverse projects I like, too. (Unfortunately, my time is a bit limited.) There are many reasons: the subjects and the possibility of working on groundbreaking research, the way the science team members interact with the citizen scientists, and the community I have found among other citizen scientists, which involves learning from and with like-minded people. It's a nice atmosphere.

What do you do when you&rsquore not doing science with NASA? Tell us about your job and your hobbies!

I am a research assistant at the University of Augsburg [Germany], working on a legal history project on insurance law. I had studied law for the state examination and completed the two-year mandatory practical legal training (concluding with the second state examination), although I am currently not admitted to the bar. I have also worked on German constitutional and administrative law.

What have you discovered or learned as a NASA citizen scientist?

I have learned a lot about working with astronomy data &mdash vetting objects for follow-up observing after classification, reading papers, examining follow-up telescope data with specialist software (SAO DS9) to look for artifacts, etc. I am currently working to deepen my (still very basic) Python programming skills. I have also learned a lot about working with people from all over the world.

What first sparked your interest in space and science?

Probably in elementary school, when I visited the local amateur observatory with my parents during summer break. My parents always encouraged my curiosity about how and why things work, without forcing anything.

What advice would you give to others who might want to volunteer with NASA?

Just get started, be curious, don't be afraid to ask questions. People are friendly, and often the seemingly "dumb" questions you're afraid to ask are the most interesting ones.

What are some fun facts about yourself?

My interest in astronomy and involvement with the Zooniverse secured me a spot on a student excursion to CERN in Geneva. We got to tour the facilities and even see the CMS detector open for maintenance. Space and astronomy are also great topics to talk about with people from other fields &mdash I couldn't have imagined the deep conversations about astronomy I've had with some historians and lawyers!


We knew Jupiter was weird. Now we're finding out HOW weird.

If there’s one thing that shouldn’t surprise astronomers, it’s being surprised. The trend is pretty clear: Every single time we look at the Universe in a new way —bigger telescopes, different wavelengths (colors) of light, space probes equipped with better detectors— we find stuff that is massively unexpected. Being surprised is in no way surprising.

Yet here we are, surprised once again, standing in awe before the mightiest of the planets: Jupiter.

The Juno spacecraft entered Jupiter orbit on July 4, 2016, and is on a looping 53-day trajectory that takes it 8 million kilometers out from the planet, then drops it screaming in to just 4200 kilometers above the planet’s north pole, traveling at a terrifying 200,000 kilometers per hour (125,000 mph). It swings down the planet, over the south pole, and is flung out once again. The purpose of the mission is to help scientists understand how Jupiter formed and how it changed over time, to see how this affected its internal structure and in turn figure out how that affects what we see closer to the surface.

Juno just finished its sixth orbit, but scientists have published the results they found after the first couple of orbits (in two main papers and dozens of others). Even after that short period of time Juno has sent back a vast amount of data, enough to — say it with me now — surprise scientists.

A cleverly done animation cretaed using Juno images from the 5th pass over Jupiter's poles on March 27, 2017. Credit: NASA / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt / Seán Doran

One of the biggest questions scientists hope Juno will answer actually sounds pretty simple: Does Jupiter have a core? The Earth, for example, has a dense nickel/iron core, formed as those heavy metals fell to the center of our planet as it cooled. Jupiter, though, may not have one at all!

I always assumed it had one, but when I was researching Jupiter for my Crash Course Astronomy episode on it I found that may not be the case. It depends in part on how Jupiter itself formed. In the early solar system, a lot of material starting clumping together to form bigger and bigger objects, going from grains of sand to rubble to boulders to things which were starting to look like planets, called protoplanets. If a bunch of those smashed together to form Jupiter — creating it from the bottom up, so to speak — then yeah, it should have a dense rocky/metal core, probably more massive than our own planet.

It’s also possible Jupiter collapsed directly from the disk of gas and dust surrounding the Sun — from the top down. If that’s the case then it won’t have a core. I’ll note that it’s possible it could have started with a core, but it got eaten away by currents of hot metallic hydrogen deep inside the planet as well.

The presence of a core or lack thereof will change the way Jupiter’s gravitational field is shaped, and this in turn will affect Juno’s orbit. By carefully measuring the spacecraft’s trajectory, this jovian riddle can be solved!

Or maybe. Forse no. The result scientists found after that first orbit is that Jupiter Maggio have a core, but it’s . fuzzy. Dilute. It may be bigger than first thought, too, containing 7-25 times the mass of Earth (Jupiter’s total mass is 318 times Earth’s). I had to laugh when I read that I can imagine groups of scientists on either side of this issue arguing for years over whether Jupiter has a core or not, and then finding out that, in a way, they may both be right.

Mind you, though, that’s just after two orbits. There are a lot more to come. More information will hopefully equal more refined understanding.

This phenomenal image shows something never seen before: Jupiter's rings seen from fra them and Jupiter itself! The bright star is Betelgeuse, and the three stars of Orion's belt can be seen at the bottom right. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI

And still, that’s just the start of the weirdness.

When you look at Jupiter through a telescope, the most obvious features are its stripes. These are weather patterns whipped completely around the planet, and signify areas where the atmosphere is rising or falling (like convection cells on Earth). But what happens near the poles? That’s hard to tell from Earth, because we’re close to being in Jupiter’s equatorial plane, so the poles are distorted and blurred due to perspective of the curving planet.

Jupiter's south pole, seen from a distance of just over 50,000 km. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles

Juno travels directly over the poles, giving us a sharper view of them than ever before. And what it found is interesting: The familiar stripes break down at latitudes within 30° of the poles. Instead, the polar atmosphere is dominated by huge numbers of cyclonic storms moving around in a much darker background than at lower latitudes. But they’re different at the different poles: At the north pole, they range in size from 1400 km across down to Juno’s camera’s resolution of 50 km. In the south they’re more limited in size, from 200 – 1000 km. The storms’ distribution is different at the two poles as well. It’s not at all clear why the poles are so different.

The poles are also different than Saturn’s. There’s no large organized wave pattern like Saturn’s eerie hexagon (though a mild wave was detected, it’s nowhere near as obvious). Also, there’s no small, well-organized vortex like Saturn has at its north pole. Clearly, the forces operating at Jupiter’s poles are very different than Saturn’s. This is a new development, and I’m sure the planetary atmospheric scientists are working feverishly on the new data coming back from Juno to figure this out.

Swirls of clouds at Jupiter's mid-lsitudes, taken by Juno from a mere 8900 km above them on May 19, 2017. You can see the white clouds are actually higher up and only about 25 km in size. Credit: NASA/SWRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Sean Doran

At the equator, another mystery literally arises. A main constituent of Jupiter’s atmosphere is ammonia. It forms white clouds in rising, cooling air and scientists assumed that below the clouds it was mixed in with everything else. What they found in the Juno data is this isn’t the case. There’s a plume of ammonia right a the equator from deep inside the atmosphere, from a depth where the pressure is about 60 times the Earth’s atmospheric pressure at sea level. This was completely unexpected, and means that the models of how Jupiter’s atmosphere works need to be looked at again.

Juno mapped the location of ammonia in Jupiter's atmosphere. The equatorial plume was a surprise. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI

The giant planet’s magnetic field is different than expected, too. It’s far more powerful than Earth’s (we already knew that!) but it varies spatially in strength more than expected. Like Earth’s magnetism, Jupiter’s is created deep under the surface, so the composition and structure inside Jupiter is different than expected (which at least jibes with what is seen in the gravitational studies looking for the core). Juno data implies that Jupiter’s magnetic field is generated not only in the core but may be influenced by material above the core, which is very different than here on (well, under) Earth. That was unexpected.

And if I had to pick one more weirdness out of everything, it’s what’s happening in Jupiter’s aurorae. On Earth, these are created when subatomic particles from the Sun’s solar wind are captured by Earth’s magnetic field and funneled down into our atmosphere at the poles. The particles slam into the air, which strips off electrons from the atoms and molecules. When the electrons recombine, they emit light, causing the aurorae.

On Jupiter, Juno showed that this happens as well, but also electrons are stripped off the atmosphere of the planet and sent up into space above the poles. That was unexpected, and must have to do with Jupiter’s more intense magnetic field strength, but the detailed mechanism is, for now, unknown.

Now look, I can see where it might seem like this is all very esoteric, but it has an interesting implication. We learned most of what we know about the way planets work by studying our own and then comparing and contrasting what we think we understand with what we see happening on other planets. But if we see things that don’t work there as they do here, does that mean conditions really siamo different there, or that some of our assumptions about Earth need to be updated? We really do understand a lot about the Earth, but there could be some pieces missing that we need to figure out. We can only do that by observing these other worlds.

Only by venturing away from our home do we come to understand it, and perhaps more importantly come to understand what we don’t understand. We dovere explore space so that we can explore our own world. Looking outward is looking inward.

And the good news is that there’s a lot more to come. There are a dozen or more orbits still ahead, so we’ll get better data as time goes on. Sadly, the ridiculously harsh radiation environment so close to Jupiter will take its toll, and the JunoCam, which has provided the incredibly rich and detailed images we’ve seen, will eventually succumb. But the images, spectacular as they are, do not provide the main science Juno is doing the other instruments are better protected inside the spacecraft. It’ll be tough when we stop getting these phenomenal images, but the scientists will continue to get more data as the mission itself continues.


Affiliazioni

Université Côte d’Azur, OCA, Lagrange CNRS, 06304, Nice, France

School of Physics and Astronomy, University of Leicester, University Road, Leicester, LE1 7RH, UK

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Contributi

T.G. wrote the parts of this article focussing on planetary interiors L.N.F. wrote parts of this article discussing planetary atmospheres. Both authors reviewed and edited this article.

Autore corrispondente


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