Figur 1. En kompositfärgad infraröd bild av Jupiter avslöjar dispartiklar över olika höjder, sett i reflekterat solljus. Bilden togs med Gemini North-teleskopet med Near-InfraRed Imager (NIRI) den 18 maj, 2017, en dag före Juno -missionens sjätte nära passage ("perijove") av planeten. Färgfiltren täcker våglängder mellan 1,69 till 2,275 mikron och är känsliga för tryck på 10 millibar till 2 bar. Den stora röda fläcken (GRS) framstår som den ljusaste (vita) regionen vid dessa våglängder, som främst är känsliga för moln på hög höjd och disar nära och ovanför toppen av Jupiters konvektiva region-vilket avslöjar att GRS är en av de högsta höjderna i Jupiters atmosfär. De egenskaper som ser gula/orange ut vid Jupiters poler uppstår från reflektion av solljus från disor på hög höjd som är produkter av norrskensrelaterad kemi i planetens övre stratosfär. Smala spiralstrimmor som tycks leda in i den eller ut ur den från omgivande regioner representerar troligen atmosfäriska drag som sträcks av de intensiva vindarna inom GRS, såsom den krokliknande strukturen på dess västra kant (vänster sida). Vissa svepas bort från dess östra kant (höger sida) och in i ett omfattande vågliknande flödesmönster; och det finns till och med ett spår av flöde från dess norr. Andra funktioner nära GRS inkluderar det mörka blocket och det mörka ovalet i söder och norr om det östra flödesmönstret, respektive, indikerar en lägre täthet av moln- och dispartiklar på dessa platser. Båda är långlivade cykloniska cirkulationer, roterar medsols - i motsatt riktning som moturs rotation av GRS. Ett framträdande vågmönster är tydligt norr om ekvatorn, tillsammans med två ljusa ovaler; dessa är anticykloner som dök upp i januari. Både vågmönstret och ovalarna kan vara förknippade med ett imponerande uppsving i stormig aktivitet som har observerats på dessa breddgrader i år. En annan ljus anticyklonisk oval ses längre norrut. Juno kan passera över dessa ovaler under sitt närmaste tillvägagångssätt den 11 juli. Höga dis är uppenbara över båda polarområdena med mycket rumslig struktur som aldrig har setts så tydligt i markbaserade bilder, med stor variation i sin rumsliga struktur. De centrala våglängderna och färgerna som tilldelas filtren är:1,69 mikron (blå), 2,045 mikron (cyan), 2.169 mikron (grön), 2.124 mikron (gul), och 2,275 mikron (röd). Kredit:Gemini Observatory/AURA/NSF/JPL-Caltech/NASA
Mycket detaljerade Gemini Observatory -bilder drar tillbaka Jupiters atmosfäriska lager för att stödja rymdfarkosten NASA/JPL Juno i sin strävan att förstå den gigantiska planetens atmosfär.
Högupplöst avbildning av Jupiter med Gemini North-teleskopet på Maunakea informerar Juno-uppdraget om övertygande händelser i Jupiters atmosfär. "Tvillingarna iakttagelser, som sträcker sig över större delen av första halvåret i år, har redan avslöjat en skattkammare av fascinerande händelser i Jupiters atmosfär, "sa Glenn Orton, PI för denna Gemini adaptiv optikutredning och koordinator för jordbaserade observationer som stöder Juno-projektet vid Caltechs Jet Propulsion Laboratory.
"Tillbaka i maj, Tvillingarna zoomade in på spännande funktioner i och runt Jupiters stora röda fläck:inklusive en virvlande struktur på insidan av platsen, en nyfiken krokliknande molnfunktion på dess västra sida och en lång, finstrukturerad våg som sträcker sig från dess östra sida, "tillägger Orton." Händelser som den här visar att det fortfarande finns mycket att lära om Jupiters atmosfär-kombinationen av jordbaserade och rymdfarkosterobservationer är en kraftfull en-två-slag för att utforska Jupiter. "
Juno har nu gjort fem närbilder av Jupiters atmosfär, den första var den 27 augusti, 2016, och den senaste (den sjätte) den 19 maj i år. Var och en av dessa nära pass har gett Junos vetenskapsteam överraskningar, och Juno-vetenskapens återkomst har gynnats av en samordnad kampanj av jordbaserat stöd – inklusive observationer från rymdfarkoster som kretsar runt jorden (som täcker röntgenstrålning genom synliga våglängder) och markbaserade observatorier (som täcker nära-infraröd genom radiovåglängder).
Figur 2. Närbildsbilder av den stora röda fläcken från Gemini Near-InfraRed Imager (NIRI) -bilder som visar skillnader i den inre strukturen i denna gigantiska virvel med höjd. Den översta bilden togs med ett filter på 2,275 mikron som är känsligt för partiklar vid, och ovan, tryck på cirka 10 millibar (cirka 1% av trycket vid havsnivån på jorden) i Jupiters nedre stratosfär. Det visar att partiklar på denna nivå tenderar att öka mot mitten av denna gigantiska virvel. Mittbilden togs med ett filter på 1,58 mikron, känslig för praktiskt taget ingen gasformig absorption, och är känslig för molnens ljusstyrka, mycket lik synligt rött ljus. Subtil oval formad bandformad struktur som går från utsidan till insidan kan ses i bilden. Skillnaden mellan dessa två bilder illustrerar stora skillnader i dynamiken i denna virvel med höjd. Den nedre bilden togs med ett filter på 4,68 mikron, och visar ljusa termiska utsläpp från den djupare atmosfären var det än är ”klar himmel” (låg molnopacitet i området 0,5-3 bar). De två översta panelerna visar data från 18 maj, 2017, medan den nedre panelen visar data från 11 januari, 2017. Kredit:Gemini Observatory/AURA/NSF/JPL-Caltech/NASA/UC Berkeley
Nästa upp:Junos nära passager till Jupiter den 11 juli, 2017. "Tvillingobservationer, som redan pågår för juli -flyby, hjälper till att vägleda våra planer för denna passage, " sa Orton. Han tillägger att de typer av ljus som Tvillingarna fångar ger en kraftfull inblick i lagren av Jupiters atmosfär och ger en 3-dimensionell vy in i Jupiters moln. Bland frågorna som Juno undersöker inkluderar dåligt förstådda atmosfäriska vågor i planetarisk skala söder om ekvatorn. "Vi är inte säkra på om dessa vågor kan ses på högre breddgrader, "sade Orton." I så fall kan det hjälpa oss att förstå fenomen i Jupiters cirkulation som är ganska förbryllande. "
"Wow – mer anmärkningsvärda bilder från det adaptiva optiksystemet på Gemini!" sa Chris Davis, Programchef för Gemini vid National Science Foundation (NSF), en av fem byråer som driver observatoriet. "Det är fantastiskt att se den här kraftfulla kombinationen av mark- och rymdbaserade observationer, och de två byråerna, NSF och NASA, arbeta tillsammans om sådana vetenskapligt viktiga upptäckter. "
Gemini -observationerna använder speciella filter som fokuserar på specifika ljusfärger som kan tränga in i den övre atmosfären och molnen i Jupiter. Dessa bilder är känsliga för ökande absorption av blandningar av metan och vätgas i Jupiters atmosfär. "Tvillingbilderna ger vertikal känslighet från Jupiters molntoppar upp till planetens nedre stratosfär, "enligt Orton.
Observationerna använder också adaptiv optikteknik för att avsevärt ta bort förvrängningar på grund av turbulensen i jordens atmosfär och producera dessa extremt högupplösta bilder. Specifikt, detaljen som syns på dessa bilder av Jupiter är jämförbar med att kunna se en funktion om Irlands storlek från Jupiters nuvarande avstånd på cirka 600 miljoner kilometer (365 miljoner miles) från jorden.
Figur 3. Vid längre infraröda våglängder, Jupiter lyser med termisk (värme) emission. I mörka områden av denna 4,8-mikron bild, tjocka moln blockerar utsläppen från den djupare atmosfären. Den stora röda fläcken syns precis nedanför mitten. Denna bilden, erhållet med Gemini North-teleskopets Near-InfraRed Imager (NIRI), erhölls den 11 januari, 2017, så de relativa positionerna för diskreta funktioner har förändrats med avseende på den nära-infraröda bilden i figur 1. Kredit:Gemini Observatory/AURA/NSF/UC Berkeley
Förutom bilder som använder adaptiv optik-teknik, ett parallellt Gemini-program som leds av Michael Wong från University of California, Berkeley, använde ett filter med längre våglängd, för vilken adaptiv optik inte behövs. För att få fram dessa data gjordes flera bilder med korta exponeringar, och de skarpaste bilderna kombinerades i bearbetningen - ett tillvägagångssätt som vanligtvis kallas "lycklig avbildning". Bilder som erhålls med detta filter är huvudsakligen känsliga för molnopacitet (blockerar ljus) i tryckområdet 0,5 till 3 atmosfärer. "Dessa observationer spårar vertikala flöden som inte kan mätas på annat sätt, belyser vädret, klimat och allmän cirkulation i Jupiters atmosfär, " noterar Wong. Den här bilden visas i figur 3.
Subaru Telescope levererade också samtidig mitten av infraröd bildbehandling med sitt COMICS-instrument-mäter planetens värmeeffekt i ett spektralområde som inte omfattas av Junos instrumentation, och producera data om sammansättning och molnstruktur som kompletterar både Juno- och Gemini -observationerna. Till exempel, de visar ett mycket kallt inre av den stora röda fläcken som är omgiven av en varm region i dess periferi, antyder uppväxande luft i mitten som är omgiven av sjunker. De visar också en mycket turbulent region nordväst om Great Red Spot. Subaru-bilden finns tillgänglig på:juno.html" target="_blank"> phys.org/news/2017-06-mid-infr ... e-juno.html.
NASA Juno -rymdfarkosten lanserades i augusti 2011 och började kretsa kring Jupiter i början av juli 2016. Ett primärt mål med uppdraget är att förbättra vår förståelse av Jupiter - från dess atmosfäriska egenskaper till vår förståelse av hur Jupiter och andra planeter i det yttre solsystemet bildas. Junos nyttolast av nio instrument kan undersöka den atmosfäriska sammansättningen, temperatur, molndynamik samt egenskaperna hos Jupiters intensiva magnetfält och norrsken.
Geminis nära-infraröda bilder är särskilt användbara för Junos Jupiter Infrared Auroral Mapper (JIRAM). JIRAM tar bilder med 3,5 och 4,8 mikron och måttliga upplösningar vid 2–5 mikron. Tvillingbilderna ger ett högupplöst rumsligt sammanhang för JIRAMs spektroskopiska observationer och täcker våglängder och regioner på planeten som inte observerats av JIRAM. De sätter också en övre atmosfärisk begränsning på Jupiters cirkulation i den djupa atmosfären som bestäms av Junos experiment med mikrovågsradiometer (MWR).
