Jupiter observerades med SOFIA genom att stega den FORCAST spektroskopiska slitsen över planeten. Den vänstra panelen visar en bild av Jupiter i synligt ljus med blå rektanglar som illustrerar orienteringen och storleken på FORCAST-slitsen. För varje pekande av teleskopet, spektrumet gjordes vid varje position längs slitsen. De två högra panelerna visar SOFIA-bilder av Jupiter gjorda genom att kombinera våglängderna i två av slitsarna. Jupiters stora röda fläck är tydlig och har roterat mellan de olika observationerna. Det totala informationsinnehållet är helbilder av Jupiter vid alla våglängder mellan 17,9 och 32,9 mikron, eller motsvarande, spektra vid varje position. Kredit:Bild för synligt ljus:Anthony Wesley. FORCAST slitscan:NASA/SOFIA/Fletcher et al.
För första gången sedan de dubbla rymdfarkosterna Voyager 1979, forskare har producerat långt infraröda kartor över Jupiter med hjälp av NASA:s Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, SOFIA. Dessa kartor skapades från forskarnas studier av cirkulationen av gaser i gasjättens planets atmosfär.
Infraröda observationer ger detaljer som inte är möjliga vid andra våglängder. När gasplaneter som Jupiter studeras med synligt ljus, de kan bara se ljuset som reflekteras från toppen av gasmolnen som utgör atmosfären. Genom att använda infrarött ljus kan forskare se förbi molnen och in i atmosfärens djupa lager, ger en tredimensionell bild av planeten och förmågan att studera hur gaser cirkulerar i atmosfären.
Leigh N. Fletcher från University of Leicester, England, ledde ett team av forskare som använde SOFIA-teleskopet och data från Faint Object infraRed Camera för SOFIA-teleskopet, känd som FORCAST, att göra dessa observationer. Fletchers team letade efter de två typerna av molekylärt väte, kallas "para" och "ortho" – särskiljs av om deras protoner har inriktade eller motsatta snurr. Fraktionen väte i "para"-smaken är en bra indikator för gaser som stiger upp från djupt inne i planetens atmosfär. Denna interaktion mellan gasmolekyler observerades vid infraröda våglängder mellan 17 och 37 mikron, ett spektrumområde som i stort sett är otillgängligt för markbaserade teleskop.
Mycket av den nuvarande förståelsen av Jupiters cirkulationsmönster är baserad på resultat från rymdbaserade uppdrag från det förflutna, inklusive Voyager-uppdraget, Galileo mission (1989–2003), och rymdfarkosten Cassini, som flög förbi Jupiter år 2000. SOFIA:s luftburna plats, över mer än 99 procent av jordens infrarödblockerande vattenånga, kombinerat med det kraftfulla FORCAST-instrumentet, tillhandahåller en av de enda nuvarande anläggningarna som kan studera Jupiters totala atmosfäriska cirkulation. Dessa nya SOFIA-observationer tillåter jämförelser av hur Jupiters atmosfäriska cirkulation har förändrats över tiden.
Bilder från SOFIA avslöjar flera intressanta funktioner. Kylan, röd fläck på södra halvklotet indikerar en uppströmning av gas som kyler atmosfären. Bälteszonstrukturen nära ekvatorn visar att ekvatorn är kall och omgiven av varma bälten av sjunkande gas. Den atmosfäriska uppvärmningen från Jovian norrsken i de norra delarna av planeten indikerar närvaron av metan och etan i stratosfären. SOFIAs unika observationer av jämförelsen mellan orto- och paraväte avslöjar en gradvis trend från ekvator- till polarområden.
Baserat på tidigare observationer, Fletchers forskargrupp antog att Jupiter borde ha jämvikt överallt i sin atmosfär, men de fann att det på låga breddgrader i tropikerna är betydande blandning. Aureoler kan påverka denna blandning, men ytterligare observationer är nödvändiga för att bättre förstå processerna över tid. Resultaten från Fletcher-teamets observationer publicerades nyligen i tidskriften Ikaros .
"Dessa resultat visar att vi från jorden nu kan fånga en liknande kvalitet av rumsligt upplösta observationer som vi kan få från rymduppdrag som Voyager, ", sa Fletcher. "Dessa SOFIA-observationer kommer att fylla gapet i våglängdstäckningen av nuvarande och framtida rymdbaserade observatorier och ge dem rumslig och tidsmässig kontext."
