Για αιώνες, οι αστρονόμοι παρατηρούν τον Δία να στροβιλίζεται στην επιφάνεια και να εκπλαγεί από την εμφάνισή του. Το μυστήριο βαθαίνει μόνο όταν, το 1995, το Γαλιλαίος το διαστημικό σκάφος έφτασε στον Δία και άρχισε να μελετά σε βάθος την ατμόσφαιρά του. Από τότε, οι αστρονόμοι μπερδεύουν τις χρωματιστές ζώνες του και αναρωτιούνται αν είναι απλώς φαινόμενο επιφανείας ή κάτι που πηγαίνει βαθύτερα.
Χάρη στο Ήρα διαστημικό σκάφος, το οποίο βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Δία από τον Ιούλιο του 2016, οι επιστήμονες βρίσκονται τώρα πολύ πιο κοντά στην απάντηση αυτής της ερώτησης. Την περασμένη εβδομάδα, δημοσιεύθηκαν τρεις νέες μελέτες βάσει Ήρα δεδομένα που παρουσίασαν νέα ευρήματα σχετικά με το μαγνητικό πεδίο του Δία, την εσωτερική περιστροφή του και πόσο βαθιά εκτείνονται οι ζώνες του. Όλα αυτά τα ευρήματα επανεξετάζουν τι πιστεύουν οι επιστήμονες για την ατμόσφαιρα του Δία και τα εσωτερικά του στρώματα.
Οι μελέτες είχαν τον τίτλο «Μέτρηση του ασύμμετρου πεδίου βαρύτητας του Δία», «Τα ατμοσφαιρικά ρεύματα του Δία εκτείνονται σε βάθος χιλιάδων χιλιομέτρων» και «Μια καταστολή της διαφορικής περιστροφής στο βαθύ εσωτερικό του Δία», τα οποία δημοσιεύθηκαν σε Φύση στις 7 Μαρτίου 2018. Οι μελέτες καθοδήγησαν ο καθηγητής Luciano Iess του Πανεπιστημίου Sapienza της Ρώμης, ο δεύτερος από τον καθηγητή Yohai Kaspi και ο Δρ Eli Galanti του Ινστιτούτου Επιστημών Weizmann, και το τρίτο από τον καθηγητή Tristan Guillot του Παρατηρητήριο de la Cote dAzur.
Η ερευνητική προσπάθεια ήταν επικεφαλής των Profeso Kaspi και Dr. Galanti, οι οποίοι εκτός από τους κύριους συγγραφείς της δεύτερης μελέτης ήταν συν-συγγραφείς των άλλων δύο. Το ζευγάρι προετοιμάζεται για αυτήν την ανάλυση ακόμη και πριν Ήρα ξεκίνησε το 2011, κατά τη διάρκεια του οποίου δημιούργησαν μαθηματικά εργαλεία για να αναλύσουν τα δεδομένα του βαρυτικού πεδίου και να κατανοήσουν καλύτερα την ατμόσφαιρα του Δία και τη δυναμική του.
Και οι τρεις μελέτες βασίστηκαν σε δεδομένα που συγκεντρώθηκαν από Ήρα καθώς περνούσε από το ένα πόλο του Δία στο άλλο κάθε 53 ημέρες - ένας ελιγμός γνωστός ως «perijove». Με κάθε πάσο, ο ανιχνευτής χρησιμοποίησε την προηγμένη σουίτα οργάνων για να κοιτάξει κάτω από τα επιφανειακά στρώματα της ατμόσφαιρας. Επιπλέον, μετρήθηκαν ραδιοκύματα που εκπέμπονται από τον ανιχνευτή για να προσδιοριστεί πώς μετατοπίστηκαν από το βαρυτικό πεδίο του πλανήτη με κάθε τροχιά.
Όπως έχουν καταλάβει οι αστρονόμοι για αρκετό καιρό, οι πίδακες του Δία ρέουν σε ζώνες από ανατολικά προς δυτικά και δυτικά προς ανατολικά. Στη διαδικασία, διαταράσσουν την ομοιόμορφη κατανομή της μάζας στον πλανήτη. Μετρώντας τις αλλαγές στο πεδίο βαρύτητας του πλανήτη (και συνεπώς αυτή τη μαζική ανισορροπία), τα εργαλεία ανάλυσης του Dr. Kaspi και του Dr. Galanti μπόρεσαν να υπολογίσουν πόσο βαθιά εκτείνονται οι καταιγίδες κάτω από την επιφάνεια και πώς είναι η εσωτερική δυναμική του.
Πάνω απ 'όλα, η ομάδα περίμενε να βρει ανωμαλίες λόγω του τρόπου με τον οποίο ο πλανήτης αποκλίνει από το να είναι μια τέλεια σφαίρα - κάτι που οφείλεται στο πώς η γρήγορη περιστροφή του τον καταστρέφει ελαφρώς. Ωστόσο, έψαχναν επίσης για επιπλέον ανωμαλίες που θα μπορούσαν να εξηγηθούν λόγω της παρουσίας ισχυρών ανέμων στην ατμόσφαιρα.
Στην πρώτη μελέτη, ο Δρ Iess και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν ακριβή παρακολούθηση του Doppler του Ήρα διαστημικό σκάφος για τη διεξαγωγή μετρήσεων των αρμονικών βαρύτητας του Δία - τόσο ομοιόμορφη όσο και περίεργη. Αυτό που καθόρισαν ήταν το μαγνητικό πεδίο του Δία έχει ασυμμετρία Βορρά-Νότου, το οποίο είναι ενδεικτικό των εσωτερικών ροών στην ατμόσφαιρα.
Η ανάλυση αυτής της ασυμμετρίας παρακολουθήθηκε στη δεύτερη μελέτη, όπου ο Dr. Kaspi, ο Dr. Galanti και οι συνάδελφοί τους χρησιμοποίησαν τις παραλλαγές στο πεδίο βαρύτητας του πλανήτη για να υπολογίσουν το βάθος των ρευμάτων ανατολής-δύσης του Δία. Μετρώντας τον τρόπο με τον οποίο αυτά τα αεροσκάφη προκαλούν ανισορροπία στο πεδίο βαρύτητας του Δία και ακόμη και διαταράσσουν τη μάζα του πλανήτη, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι εκτείνονται σε βάθος 3000 km (1864 mi).
Από όλα αυτά, ο καθηγητής Guillot και οι συνεργάτες του διεξήγαγαν την τρίτη μελέτη, όπου χρησιμοποίησαν τα προηγούμενα ευρήματα σχετικά με το βαρυτικό πεδίο του πλανήτη και τις ροές jet και συνέκριναν τα αποτελέσματα με προβλέψεις εσωτερικών μοντέλων. Από αυτό, διαπίστωσαν ότι το εσωτερικό του πλανήτη περιστρέφεται σχεδόν σαν ένα άκαμπτο σώμα και ότι η διαφορική περιστροφή μειώνεται πιο μακριά.
Επιπλέον, διαπίστωσαν ότι οι ζώνες της ατμοσφαιρικής ροής επεκτείνονταν σε βάθος μεταξύ 2.000 km (1243 mi) και 3.500 km (2175 mi), κάτι που ήταν σύμφωνο με τους περιορισμούς που προέκυψαν από τις περίεργες αρμονικές βαρύτητας. Αυτό το βάθος αντιστοιχεί επίσης στο σημείο όπου η ηλεκτρική αγωγιμότητα θα μπορούσε να γίνει αρκετά μεγάλη ώστε η μαγνητική έλξη να καταστέλλει τη διαφορική περιστροφή.
Με βάση τα ευρήματά τους, η ομάδα υπολόγισε επίσης ότι η ατμόσφαιρα του Δία αποτελεί το 1% της συνολικής μάζας του. Συγκριτικά, η ατμόσφαιρα της Γης είναι μικρότερη από το ένα εκατοστό του συνόλου της μάζας της. Ωστόσο, όπως εξήγησε ο Δρ Kaspi στο δελτίο τύπου του Ινστιτούτου Weizzmann, αυτό ήταν μάλλον εκπληκτικό:
«Αυτό είναι πολύ περισσότερο από ό, τι νόμιζε ο καθένας και περισσότερο από ό, τι ήταν γνωστό από άλλους πλανήτες στο Ηλιακό Σύστημα. Αυτό είναι βασικά μια μάζα ίση με τρεις Γη που κινούνται με ταχύτητες δεκάδων μέτρων ανά δευτερόλεπτο. "
Συνολικά, αυτές οι μελέτες έδωσαν νέο φως στην ατμοσφαιρική δυναμική και την εσωτερική δομή του Δία. Προς το παρόν, το θέμα αυτού που βρίσκεται στον πυρήνα του Δία παραμένει άλυτο. Αλλά οι ερευνητές ελπίζουν να αναλύσουν περαιτέρω μετρήσεις που έγιναν από Ήρα για να δούμε αν ο Δίας έχει έναν συμπαγή πυρήνα και (εάν ναι) να καθορίσει τη μάζα του. Αυτό με τη σειρά του θα βοηθήσει τους αστρονόμους να μάθουν πολλά για την ιστορία και τον σχηματισμό του Ηλιακού Συστήματος.
Επιπλέον, οι Kaspi και Galanti προσπαθούν να χρησιμοποιήσουν μερικές από τις ίδιες μεθόδους που ανέπτυξαν για να χαρακτηρίσουν τις ροές jet του Jupiter για να αντιμετωπίσουν το πιο εμβληματικό χαρακτηριστικό του - το Great Red Spot του Jupiter. Εκτός από το να προσδιορίσουν πόσο βαθιά εκτείνεται αυτή η καταιγίδα, ελπίζουν επίσης να μάθουν γιατί αυτή η καταιγίδα έχει συνεχιστεί για τόσους αιώνες και γιατί έχει συρρικνωθεί αισθητά τα τελευταία χρόνια.
Η αποστολή Juno αναμένεται να ολοκληρωθεί τον Ιούλιο του 2018. Χωρίς τυχόν επεκτάσεις, ο ανιχνευτής θα πραγματοποιήσει μια ελεγχόμενη αποβολή στην ατμόσφαιρα του Δία μετά τη διεξαγωγή της περιέργειας 14. Ωστόσο, ακόμη και μετά την αποστολή, οι επιστήμονες θα αναλύουν τα δεδομένα που έχει συλλέξει για τα επόμενα χρόνια. Αυτό που αποκαλύπτει για τον μεγαλύτερο πλανήτη του Ηλιακού Συστήματος θα συμβάλει επίσης στην πληροφόρηση για την κατανόηση του Ηλιακού Συστήματος.
