NASA:s Juno-uppdrag har gett sina första vetenskapliga resultat om mängden vatten i Jupiters atmosfär. Publicerad nyligen i tidskriften Natur astronomi , Juno-resultaten uppskattar att vid ekvatorn, vatten utgör cirka 0,25 % av molekylerna i Jupiters atmosfär – nästan tre gånger solens. Detta är också de första fynden om gasjättens överflöd av vatten sedan byråns Galileo-uppdrag 1995 antydde att Jupiter kan vara extremt torr jämfört med solen (jämförelsen är inte baserad på flytande vatten utan på närvaron av dess komponenter, syre och väte, närvarande i solen).

En korrekt uppskattning av den totala mängden vatten i Jupiters atmosfär har funnits på planetforskarnas önskelistor i decennier:Siffran i gasjätten representerar en kritisk saknad bit i pusslet kring vårt solsystems bildning. Jupiter var troligen den första planeten som bildades, och den innehåller det mesta av gasen och damm som inte fanns med i solen.

De ledande teorierna om dess bildande vilar på mängden vatten som planeten sugit upp. Vattenöverflöd har också viktiga konsekvenser för gasjättens meteorologi (hur vindströmmar flyter på Jupiter) och inre struktur. Medan blixtar - ett fenomen som vanligtvis drivs av fukt - som upptäcktes på Jupiter av Voyager och andra rymdfarkoster antydde närvaron av vatten, en exakt uppskattning av mängden vatten djupt inne i Jupiters atmosfär förblev svårfångad.

Innan Galileo-sonden slutade sända 57 minuter in i sin jovianska härkomst i december 1995, den sände ut spektrometermätningar av mängden vatten i gasjättens atmosfär ner till ett djup av cirka 75 miles (120 kilometer), där atmosfärstrycket nådde cirka 320 pund per kvadrattum (22 bar). Forskarna som arbetade med uppgifterna var bestörta över att hitta tio gånger mindre vatten än väntat.

Ännu mer överraskande:mängden vatten som Galileo-sonden uppmätt verkade fortfarande öka på det största uppmätta djupet, långt under där teorier antyder att atmosfären bör vara väl blandad. I en väl blandad atmosfär, vattenhalten är konstant över hela regionen och mer sannolikt att representera ett globalt genomsnitt; med andra ord, det är mer sannolikt att det är representativt för vatten över hela planeten. När den kombineras med en infraröd karta erhållen samtidigt av ett markbaserat teleskop, resultaten antydde att sonduppdraget bara kan ha haft otur, provtagning av en ovanligt torr och varm meteorologisk plats på Jupiter.

"Precis när vi tror att vi har kommit på saker och ting, Jupiter påminner oss om hur mycket vi fortfarande har att lära oss, sa Scott Bolton, Juno huvudforskare vid Southwest Research Institute i San Antonio. "Junos överraskande upptäckt att atmosfären inte var väl blandad ens långt under molntopparna är ett pussel som vi fortfarande försöker lista ut. Ingen skulle ha gissat att vattnet kan vara så varierande över planeten."

Mäter Vatten Uppifrån

En roterande, soldrivna rymdfarkoster, Juno lanserades 2011. På grund av Galileos sondupplevelse, uppdraget försöker få avläsningar av vattenöverflöd över stora delar av den enorma planeten. En ny sorts instrument för planetutforskning i rymden, Junos Microwave Radiometer (MWR) observerar Jupiter från ovan med hjälp av sex antenner som mäter atmosfärstemperaturen på flera djup samtidigt. Mikrovågsradiometern utnyttjar det faktum att vatten absorberar vissa våglängder av mikrovågsstrålning, samma knep som används av mikrovågsugnar för att snabbt värma mat. De uppmätta temperaturerna används för att begränsa mängden vatten och ammoniak i den djupa atmosfären, eftersom båda molekylerna absorberar mikrovågsstrålning.

Junos vetenskapsteam använde data som samlats in under Junos första åtta vetenskapsflygningar av Jupiter för att generera resultaten. De koncentrerade sig till en början på ekvatorområdet eftersom atmosfären där verkar mer välblandad, även på djupet, än i andra regioner. Från sin orbital abborre, radiometern kunde samla in data från ett mycket större djup in i Jupiters atmosfär än Galileo-sonden—93 miles (150 kilometer), där trycket når cirka 480 psi (33 bar).

"Vi fann att vattnet i ekvatorn var större än vad Galileo-sonden mätte, " sa Cheng Li, en Juno-forskare vid University of California, Berkeley. "Eftersom ekvatorialregionen är väldigt unik vid Jupiter, vi måste jämföra dessa resultat med hur mycket vatten som finns i andra regioner."

Norr bunden

Junos 53-dagarsbana rör sig långsamt norrut, som avsett, att mer av Jupiters norra halvklot i skarpare fokus med varje förbiflygning. Forskarteamet är ivrigt att se hur atmosfäriskt vatteninnehåll varierar beroende på latitud och region, samt vad de cyklonrika polerna kan berätta om gasjättens globala vattenöverflöd.

Junos 24:e vetenskapliga förbiflygning av Jupiter inträffade den 17 februari. Nästa vetenskapliga förbiflygning äger rum den 10 april, 2020.

"Varje vetenskap som flyger förbi är en händelse av upptäckt, ", sa Bolton. "Med Jupiter finns det alltid något nytt. Juno har lärt oss en viktig läxa:Vi måste komma nära och personlig på en planet för att testa våra teorier."