Ett mysterium har varit om strålarna bara existerar i planetens övre atmosfär – ungefär som jordens egna jetströmmar – eller om de störtar in i Jupiters gasformiga inre. Om det senare är sant, det kan avslöja ledtrådar om planetens inre struktur och inre dynamik.

Nu, UCLA geofysiker Jonathan Aurnou och medarbetare i Marseille, Frankrike, har simulerat Jupiters jetstrålar i laboratoriet för första gången. Deras arbete visar att vindarna sannolikt sträcker sig tusentals miles under Jupiters synliga atmosfär.

Denna forskning publiceras online idag i Naturfysik .

"Vi kan skapa dessa funktioner i en dator, men vi kunde inte få dem att hända i ett labb, sa Aurnou, en UCLA-professor i jorden, planet- och rymdvetenskap, som har tillbringat det senaste decenniet med att studera datormodeller av virvlande vindar. "Om vi ​​har en teoretisk förståelse av ett system, vi borde kunna skapa en analog modell."

Utmaningen med att återskapa virvlande vindar i labbet var att bygga en modell av en planet med tre nyckelattribut som ansågs vara nödvändiga för att jetstrålar ska bildas:snabb rotation, turbulens och en "krökningseffekt" som efterliknar en planets sfäriska form. Tidigare försök att skapa jetstrålar i ett labb misslyckades ofta eftersom forskare inte kunde snurra sina modeller tillräckligt snabbt eller skapa tillräckligt med turbulens, sa Aurnou.

Genombrottet för Aurnous team var en ny laboratorieutrustning. Forskarna använde ett bord byggt på luftlager som kan snurra med 120 varv per minut och stödja en belastning på upp till 1, 000 kg (cirka 2, 200 pund), vilket innebär att den kunde snurra en stor tank med vätska i hög hastighet på ett sätt som efterliknar Jupiters snabba rotation.

Forskarna fyllde ett skräp i industriell storlek med 400 liter (cirka 105 gallon) vatten och placerade det på bordet. När behållaren snurrade, vatten kastades mot dess sidor, bildar en parabel som närmade sig Jupiters krökta yta.

"Ju snabbare det gick, ju bättre vi efterliknade de enormt starka effekterna av rotation och krökning som finns på planeter, " sa Aurnou. Men teamet fann att 75 varv per minut var en praktisk gräns:tillräckligt snabbt för att tvinga vätskan till en starkt krökt form men långsam nog för att förhindra att vatten rinner ut.

Medan burken snurrade, forskare använde en pump under dess falska golv för att cirkulera vatten genom en serie inlopps- och utloppshål, vilket skapade turbulens - en av de tre kritiska förutsättningarna för experimentet. Den turbulenta energin kanaliserades till att tillverka jetplan, och inom några minuter hade vattenflödet ändrats till sex koncentriska flöden som rörde sig i alternerande riktningar.

"Det här är första gången som någon har visat att starka jetstrålar som ser ut som de på Jupiter kan utvecklas i en riktig vätska, sa Aurnou.

Forskarna drog slutsatsen att strålarna var djupa eftersom de kunde se dem på vattenytan, trots att de hade injicerat turbulens i botten.

Forskarna ser fram emot att testa sina förutsägelser med verkliga data från Jupiter, och de kommer inte att behöva vänta länge:NASA:s Juno-rymdsond kretsar kring Jupiter just nu, samla in data om dess atmosfär, magnetfält och inre. De första resultaten från Juno-uppdraget presenterades vid American Geophysical Union-möte i december i San Francisco, och Aurnou var där.

"Juno-data från Jupiters allra första förbiflygning visade att strukturer av ammoniakgas sträckte sig över 60 miles in i Jupiters inre, vilket var en stor chock för Juno vetenskapsteam, "Aurnou sa. "UCLA-forskare kommer att spela en viktig roll i att förklara data."

Det här året, Aurnou och hans team kommer att använda superdatorer vid Argonne National Laboratory i Argonne, Illinois, att simulera dynamiken i Jupiters inre och atmosfär. De kommer också att fortsätta sitt arbete på laboratoriet i Marseille för att göra spinning table-simuleringen mer komplex och mer realistisk.

Ett mål är att lägga till en tunn, stabilt lager av vätska ovanpå det snurrande vattnet, som skulle fungera som det tunna yttre lagret av Jupiters atmosfär som är ansvarigt för planetens väder. Forskarna tror att detta kommer att hjälpa dem att simulera funktioner som Jupiters berömda stora röda fläck.