a, Ortografiska prognoser av osäkerheter i temperatur är alla under 5 %. Långa svart-vita streckade linjer visar Jupiters främsta norrskensovale, korta svart-vita streckade linjer motsvarar det magnetiska fotavtrycket för Io, och den enda tjocka svarta linjen motsvarar Amaltheas magnetiska fotavtryck (som beskrivs i huvudtexten). En synlig datorgenererad jordklot av Jupiter baserad på bilder från rymdteleskopet Hubble visas under H3+-temperaturprojektionen. Bildkredit:NASA Goddard Space Flight Center och Space Telescope Science Institute. Observera att Jupiter lutar olika på varje datum för att avslöja olika funktioner. De visade rutnätslinjerna för longitud och latitud är fördelade i steg om 60° och 10°, respektive. Median (och maximal) osäkerhetspercentiler är 2,2 % (5 %) för 14 april 2016 och 1,6 % (5 %) för 25 januari 2017. b, Mediantemperaturer för jovianska H3+ hittades för varje latitud över alla longituder. Felstaplar är 1σ och indikerar temperaturvariationen över alla longituder. Metoderna beskriver kartläggningsprocessen, och utökad datatabell 1 visar de rumsliga fackstorlekarna som användes i varje projektion. Kredit:University of Leicester
Ny forskning publicerad i Natur har avslöjat lösningen på Jupiters "energikris", som har förbryllat astronomer i decennier.
Rymdforskare vid University of Leicester arbetade med kollegor från den japanska rymdorganisationen (JAXA), Boston University, NASA:s Goddard Space Flight Center och National Institute of Information and Communications Technology (NICT) för att avslöja mekanismen bakom Jupiters atmosfäriska uppvärmning.
Nu, med hjälp av data från Keck Observatory i Hawai'i, astronomer har skapat den mest detaljerade ännu globala kartan över gasjättens övre atmosfär, bekräftar för första gången att Jupiters kraftfulla norrsken är ansvariga för att leverera uppvärmning över hela planeten.
Dr. James O'Donoghue är forskare vid JAXA och avslutade sin Ph.D. i Leicester, och är huvudförfattare för forskningsartikeln. Han sa:
"Vi började först försöka skapa en global värmekarta över Jupiters översta atmosfär vid University of Leicester. Signalen var inte tillräckligt stark för att avslöja något utanför Jupiters polarområden vid den tiden, men med lärdomarna från det arbetet lyckades vi säkra tid på en av de största, mest konkurrenskraftiga teleskop på jorden några år senare.
"Med hjälp av Keck-teleskopet producerade vi temperaturkartor med extraordinära detaljer. Vi fann att temperaturerna börjar mycket högt inom norrskenet, som förväntat av tidigare arbete, men nu kunde vi observera att Jupiters norrsken, trots att den tar upp mindre än 10 % av planetens yta, verkar värma upp det hela.
"Denna forskning startade i Leicester och fortsatte vid Boston University och NASA innan den slutade vid JAXA i Japan. Samarbetspartners från varje kontinent som arbetade tillsammans gjorde denna studie framgångsrik, kombinerat med data från NASA:s rymdfarkost Juno i omloppsbana runt Jupiter och JAXAs rymdfarkoster Hisaki, ett observatorium i rymden."
Dr Tom Stallard och Dr Henrik Melin är båda en del av School of Physics and Astronomy vid University of Leicester. Dr. Stallard lade till:
"Det har funnits ett mycket långvarigt pussel i den tunna atmosfären på toppen av varje jätteplanet i vårt solsystem. Med varje Jupiter-rymduppdrag, tillsammans med markbaserade observationer, under de senaste 50 åren, vi har konsekvent mätt ekvatorialtemperaturerna som alldeles för varma.
"Denna 'energikris' har varit en långvarig fråga - misslyckas modellerna med att korrekt modellera hur värme flödar från norrskenet, eller finns det någon annan okänd värmekälla nära ekvatorn?
Jupiter visas i synligt ljus för sammanhang under ett konstnärligt intryck av den jovianska övre atmosfärens infraröda glöd. Ljusstyrkan hos detta övre atmosfärsskikt motsvarar temperaturer, från varmt till kallt, i denna ordning:vit, gul, knallrött och slutligen, mörkröd. Norrsken är de hetaste områdena och bilden visar hur värme kan transporteras av vindar bort från norrskenet och orsaka uppvärmning över hela planeten. Kredit:J. O'Donoghue (JAXA)/Hubble/NASA/ESA/A. Simon/J. Schmidt
"Det här dokumentet beskriver hur vi har kartlagt denna region i oöverträffad detalj och har visat att, vid Jupiter, den ekvatoriala uppvärmningen är direkt associerad med norrskensuppvärmning."
Aurorae uppstår när laddade partiklar fångas i en planets magnetfält. Dessa spiralerar längs fältlinjerna mot planetens magnetiska poler, träffar atomer och molekyler i atmosfären för att frigöra ljus och energi.
På jorden, detta leder till den karakteristiska ljusshowen som bildar Aurora Borealis och Australis. Vid Jupiter, materialet som spyr ut från dess vulkaniska måne, Io, leder till det kraftigaste norrskenet i solsystemet och enorm uppvärmning i planetens polarområden.
Även om de jovianska norrskenet länge har varit en främsta kandidat för att värma upp planetens atmosfär, observationer har tidigare inte kunnat bekräfta eller dementera detta förrän nu.
Tidigare kartor över den övre atmosfärstemperaturen skapades med hjälp av bilder som bara bestod av flera pixlar. Detta är inte tillräckligt med upplösning för att se hur temperaturen kan förändras över planeten, ger få ledtrådar om ursprunget till den extra värmen.
Forskare skapade fem kartor över atmosfärstemperaturen vid olika rumsliga upplösningar, med den högsta upplösningskartan som visar en medeltemperaturmätning för rutor två grader longitud "hög" och två grader latitud "bred".
Teamet letade igenom mer än 10, 000 enskilda datapunkter, endast kartläggningspunkter med en osäkerhet på mindre än fem procent.
Modeller av gasjättarnas atmosfär tyder på att de fungerar som ett gigantiskt kylskåp, med värmeenergi som dras från ekvatorn mot polen, och avsatt i den lägre atmosfären i dessa polområden.
Dessa nya rön tyder på att snabbt föränderliga norrsken kan driva vågor av energi mot detta polströmmande, låter värmen nå ekvatorn.
Observationer visade också en region med lokal uppvärmning i den sub-aurorala regionen som kunde tolkas som en begränsad våg av värme som fortplantade sig mot ekvatorn, vilket skulle kunna tolkas som bevis på processen som driver värmeöverföringen.
Planetforskning vid University of Leicester spänner över bredden av det jovianska systemet, från planetens magnetosfär och atmosfär, ut till dess mångsidiga samling av satelliter.
