Jupiters sydpol, som sågs av NASA:s rymdfarkost Juno den 27 augusti 2016. Kredit:NASA/SwRI/MSSS, bearbetad av R. Tkachenko
Det var mycket spänning när rymdfarkosten Juno framgångsrikt anlände till Jupiter i juli, efter en femårig resa genom solsystemet. En perfekt motoravfyrning placerade den soldrivna rymdfarkosten i precis rätt omloppsbana runt gasjätten, med löfte om stora upptäckter.
Nu, 150 dagar in i uppdraget, Juno skall har gjort sex eller sju nära förbiflygningar av Jupiter, vilket betyder att flyga genom den punkt i sin omloppsbana som är närmast den gigantiska planeten. Det är vid denna tidpunkt som rymdfarkosten gör de flesta av sina viktiga vetenskapliga observationer. Men i verkligheten, vi har bara haft en vetenskapsintensiv flygresa hittills (i augusti), med en annan planerad denna månad (11 december). Så vad hände?
Juno injicerades ursprungligen i en 53-dagars bana runt Jupiter. Planen var att slutföra två av dessa långa banor medan alla instrument kontrollerades, innan den avfyrade motorn igen i oktober för att flytta rymdfarkosten närmare planeten i en 14-dagars bana. Dock, strax före bränningen, Juno-teamet rapporterade att två heliumventiler – som spelar en viktig roll för att tända huvudmotorn – inte fungerade korrekt. Så istället för att riskera rymdfarkosten genom att avfyra motorn, teamet bestämde sig för att vänta och analysera frågan mer på djupet. Det är alltid bättre att ha en frisk, fungerande rymdfarkost än en okontrollerbar.
Därmed inte sagt att Juno aldrig kommer att nå 14-dagarsbanan, men vi förväntar oss nu att stanna i denna 53-dagarsbana åtminstone under första halvåret 2017. Men om vi inte kan ta reda på vad som händer med ventilerna, vi skulle kunna stanna i denna omloppsbana på obestämd tid, eftersom Juno inte får någon extra strålningsexponering genom att göra detta.
Ur ett vetenskapligt perspektiv, denna förändring betyder bara att vi tar data långsammare – med 53 dagar mellan varje förbiflygning snarare än 14. Juno kommer fortfarande att uppnå sin fulla vetenskapliga potential, men vi forskare måste ha mer tålamod än vad vi ursprungligen hade planerat, samt att omarbeta alla våra noggrant utarbetade planer för jordbaserat stöd.
Med uppskjuten motorbränning, Junos vetenskapsinstrument var planerade att ge fullständig täckning under den nära genomflygningen den 19 oktober. Men Juno gick oväntat i "säkert läge" bara 13 timmar före förbiflygningen.
JunoCAM-bilder av Jupiters norra och södra polarområden. Kredit:NASA/SwRI/MSSS, bearbetad av R. Tkachenko
Säkra lägen är designade i programvaran ifall datorn stöter på några fel. Om detta händer, allt som inte är väsentligt är avstängt, datorn startar om, rymdfarkosten ser till att dess solpaneler är riktade mot solen för att maximera dess kraft, och den väntar på ytterligare instruktioner från jorden. Tyvärr, detta innebar att inga vetenskapliga data erhölls. Den kom ur säkert läge fem dagar senare, och uppdragschefer är nu försiktiga med nästa närgång för att undvika att det händer igen.
Vetenskap hittills
Trots dessa motgångar, Juno har redan gett oöverträffade vyer av Jupiter som bara har tjänat till att väcka vår aptit på vad som fortfarande väntar när rymdfarkosten kommer in i sitt spår.
Jupiters sydpol med individuella stormdrag. Kredit:NASA/SwRI/MSSS, bearbetad av R. Tkachenko
Under den första omloppsbanan, Juno samlade en hel serie färgbilder som medborgarforskare har satt ihop till en tre månader lång "marmorfilm" – vilket gör att vi kan åka tillsammans med denna robotutforskare, titta på de galileiska månarnas dans och hur Jupiters dynamiska jordglob snurrar. För mig, det otroliga med dessa bilder är utsiktspunkten:från jorden, vi ser alltid Jupiter i full belysning, men Juno kan ge en bild som för närvarande bara den här roboten kan:en halvmåne Jupiter.
Sedan, den 27 augusti, Juno svepte till inom 2, 500 miles av Jupiters molntoppar, avslöjar mänsklighetens bästa utsikt över Jupiters nord- och sydpol någonsin. Istället för det randiga utseendet som vi alla är bekanta med, stolparna ser helt annorlunda ut. Det finns inga bälten och zoner här uppe, men en mängd småskaliga stormsystem – gigantiska virvlande cykloner med pinwheel-strukturer som förmodligen vandrar omkring i polaratmosfären med tiden.
Detta är ganska annorlunda mot Saturnus, där vi ser banding hela vägen till polerna och den bisarra norra hexagonen. Det är ganska tydligt från dessa tidiga bilder att det inte finns någon sådan hexagon vid någon av Jupiters poler. Bilderna har också visat nattmoln som tornar upp sig högt över horisonten i terminatorregionerna, snarare som moln som fångar de sista solstrålarna innan natten.
JIRAM infraröd bild av Jupiter, showing emission from Jupiter’s aurora (blue) and Jupiter’s internal glow with clouds in silhouette (red). Credit:NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
But Juno can do much more than take visible images. The JIRAM instrument from Italy has mapped the entire planet in the infrared, allowing us to see Jupiter's glowing internal heat and silhouetted clouds in more detail than we've ever been able to from Earth. The unique vantage point allows JIRAM to see Jupiter's aurora, glowing hot due to emissions from excited hydrogen ions in the upper atmosphere as they're bombarded by electrons moving along the magnetic field lines.
Not only can Juno see the aurora, but it can also listen to it. A radio wave detector can hear the emissions of the energetic particles that form the aurora, some of the strongest emissions in the solar system – giving us an impression of the structure of the plasma environment as Juno hurtles through the Jovian system.
Incredible structures in Jupiter’s southern aurora. Credit:NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
Among the most hotly-anticipated results are those from the Microwave Radiometer, which is able to peer deeper inside Jupiter than ever before, probing hundreds of miles below the topmost cloud decks to reveal the inner workings of the giant planet's atmosphere. Even from a single fly-by in August, Juno has discovered that Jupiter continues to exhibit some kind of banded structure all the way down to these deep levels, and that its structure changes as we probe further down.
Like seeing only the tips of icebergs, Jupiter's stripey clouds are just the very top of a fascinating, variable layer that we'll explore in great depth as Juno continues its mission in 2017.
Comparing the striped appearance of Jupiter (right) to slices at ever increasing depth into the gas giant (left). Credit:NASA/JPL-Caltech/SwRI/GSFC
Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.