Das Auge des Sturms auf dem Jupiter: Mehr als nur ein großes rotes Auge

James-Webb-Weltraumteleskop beobachtet Jetstream, der stärker ist als ein Hurrikan der Kategorie 5 auf dem Jupiter

„Ich bin erstaunt, dass wir nach so vielen Jahren der Beobachtung der Winde und Wolken des Jupiters von mehreren Observatorien aus immer noch neue Dinge entdecken.“

Mithilfe der Nahinfrarotkamera des James-Webb-Weltraumteleskops beobachteten Forscher Gasstrahlen in den oberen Bereichen der Hauptwolkenschicht des Jupiters über dem Äquator des Planeten. Die Nahinfrarotkamera mit einer Wellenlänge von etwa 2,12 Mikrometern beobachtete die Wolkenoberseiten des Jupiters in einer Höhe von 20 bis 35 Kilometern. Die Forscher sahen Windscheren, also Bereiche, in denen sich die Windgeschwindigkeit mit der Höhe oder Entfernung ändert, wodurch sie Luftströmungen verfolgen konnten.

(Bildnachweis: NASA, NASA, Canadian Space Agency, Space Telescope Science Institute, Ricardo Hueso (Polytechnische Universität Valencia), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouché (Pariser Observatorium), Leigh Fletcher (Universität Leicester), Michael Huang (UC Berkeley), Joseph De Pasquale (Space Telescope Science Institute))

Obwohl das Webb-Weltraumteleskop ursprünglich dafür gepriesen wurde, die Geheimnisse der entferntesten Horizonte des Universums enthüllen zu können – und es erfüllt tatsächlich seine Aufgabe –, werden die spektakulärsten Bilder, die das Observatorium einfangen wird, aus unserem eigenen Sonnensystem stammen.

Durch sein goldbeschichtetes Spiegelnest und Nahinfrarotinstrumente wie die Nahinfrarotkamera wird uns das Webb-Weltraumteleskop eine atemberaubende neue Seite unseres Heimatplaneten zeigen, so als würden wir unseren Nachbarplaneten zum ersten Mal sehen. Wir konnten sogar einen atemberaubenden Blick auf die dünnen Ringe des Neptuns genießen, was uns 30 Jahre lang nicht mehr möglich war.

Wissenschaftler haben bekannt gegeben, dass die vom Webb-Weltraumteleskop aufgenommenen Bilder des uns umgebenden Universums es uns nicht nur ermöglichen, die andere Seite des Sonnensystems zu sehen, sondern auch neue Daten über unseren seit langem bekannten Nachbarplaneten Jupiter liefern.

Letztes Jahr hat das Observatorium Bilder des Gasriesen Jupiter aufgenommen, die uns seine Monde, seine Atmosphäre und seine Ringe zeigen (ja, Jupiter hat Ringe!). Nach der Untersuchung von Bildern, die mit dem Teleskop 2022 aufgenommen wurden, hat das Team bestätigt, dass es auf dem Jupiter einen Jetstream gibt, der mehr als 4.800 Kilometer breit ist und sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 515 Kilometern pro Stunde bewegt. Dies ist eine beispiellose Entdeckung. „Wir waren alle überrascht“, sagte Ricardo Hueso von der Universität des Baskenlandes im spanischen Bilbao, Hauptautor eines Artikels, in dem die neuen Erkenntnisse beschrieben werden, in einem Interview.

„Ich bin überrascht, dass es immer noch neue Entdeckungen gibt, obwohl mehrere Observatorien die Winde und Wolken des Jupiters seit vielen Jahren verfolgen“, sagte Leigh Fletcher von der University of Leicester in Großbritannien, ein Mitglied des Forschungsteams, in einem Interview.

Welche Bedeutung hat diese Entdeckung?

Das Team fand heraus, dass die neu entdeckten Winde auf dem Jupiter – die mit der doppelten Geschwindigkeit eines Hurrikans der Kategorie 5 auf der Erde wehen und sich oberhalb des Äquators des Jupiters befinden – Aufschluss über die turbulente Atmosphäre des Jupiters geben könnten. Tatsächlich werden Bilder des Jupiters im Jahr 2022 den Forschern dabei helfen, zu spekulieren, was am Himmel dieses aprikosenfarbenen Objekts passiert.

„Der Dunst, den wir in der Atmosphäre des Jupiters immer als verschwommenen Dunst wahrgenommen haben, erscheint aufgrund der schnellen Rotation des Jupiters jetzt klar und sichtbar“, sagte Weseau.

Jupiter ist für sein extremes Wetter bekannt. Sie haben vielleicht beispielsweise schon vom Großen Roten Auge des Jupiters gehört, einem gewaltigen Sturm, der niemals endet und von bestimmten Orten auf der Erde aus mithilfe alter optischer Teleskope beobachtet werden kann. Für wissenschaftliche Studien ist wichtig, dass die Atmosphäre des Jupiters, genau wie die der Erde, geschichtet ist. Das heißt, dass die Windgeschwindigkeiten in unterschiedlichen Atmosphärenschichten ein Faktor sein können, der das turbulente Klima des Jupiters beeinflusst.

Aus diesem Grund wollten Weseau und andere Forscher Nahinfrarot-Teleskopbilder der oberen Atmosphäre des Jupiters – die durch mit den Wolken verbundene Merkmale das Vorhandensein neuer Winde offenbaren – mit Bildern vergleichen, die das Hubble-Weltraumteleskop tief im Inneren der Atmosphäre des Planeten aufgenommen hat. Hoffentlich wird uns diese Forschung helfen, die Stürme des Jupiters besser zu verstehen.

Mithilfe der Nahinfrarotkamera des James Webb-Weltraumteleskops der NASA beobachteten Forscher Gasstrahlströme in den oberen Bereichen der Hauptwolkenschicht des Jupiters über dem Äquator des Planeten. Die Nahinfrarotkamera mit einer Wellenlänge von etwa 2,12 Mikrometern beobachtete die Wolkenoberseiten des Jupiters in einer Höhe von 20 bis 35 Kilometern. Die Forscher sahen Windscheren, also Bereiche, in denen sich die Windgeschwindigkeit mit der Höhe oder Entfernung ändert, wodurch sie Luftströmungen verfolgen konnten.

(Bildnachweis: NASA, NASA, Canadian Space Agency, Space Telescope Science Institute, Ricardo Hueso (Polytechnische Universität Valencia), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouché (Pariser Observatorium), Leigh Fletcher (Universität Leicester), Michael Huang (UC Berkeley), Joseph De Pasquale (Space Telescope Science Institute))

Tatsächlich haben die Bilder des Hubble-Teleskops – die sich hauptsächlich auf die elektromagnetischen Bänder des sichtbaren Lichts und des ultravioletten Lichts beziehen – bereits dazu beigetragen, Informationen über das Gebiet in der Nähe des Äquators des Jupiters zu liefern (das Forschungsteam verfügte also über vergleichbare Basisdaten, als es die vom James-Webb-Weltraumteleskop beobachteten Daten zur äquatorialen Luftströmung des Jupiters untersuchte) und auf den Sturm in diesem Gebiet hingewiesen, der nicht mit dieser Luftströmung in Zusammenhang stand.

„Wir wissen zwar, dass die unterschiedlichen Wellenlängen der Webb- und Hubble-Teleskope die dreidimensionale Struktur der Gewitterwolken konstruieren können, aber wir können auch beobachten, wie schnell sich der Sturm entwickelt, indem wir uns den Zeitpunkt der Daten ansehen“, sagte Michael Huang, Professor an der University of California in Berkeley, der die gemeinsamen Hubble-Beobachtungen leitete und an der Studie beteiligt war.

Mit anderen Worten hilft der Vergleich den Forschern zu verstehen, wie die Windgeschwindigkeiten auf dem Jupiter mit der Höhe variieren und ein Phänomen namens „Windscherung“ erzeugen, das einem Gradienten der Windgeschwindigkeit über kurze Distanzen gleichkommt, erklärt das Team. Die superschnellen Winde befinden sich in den oberen 40 Kilometern der Wolkendecke des Jupiters. Wenn die Windgeschwindigkeiten also niedriger sind, ist das Phänomen das Ergebnis einer Windscherung.

„In der Stratosphäre über dem Äquator des Jupiters gibt es komplexe, aber wiederkehrende Wind- und Temperaturmuster, mit höheren Windgeschwindigkeiten in Wolken und Nebel, als sie derzeit bei diesen Wellenlängen beobachtet werden können“, sagte Fletcher. „Wenn die Stärke des neuen Stroms mit dem oszillierenden stratosphärischen Muster zusammenhängt, können wir vorhersagen, wie sich dieser Strom in den nächsten zwei bis vier Jahren verändern wird. Es wird spannend sein, diese Theorie in den kommenden Jahren zu testen.“

VON: Monisha Ravisetti

FY: Xiaobai

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