Selama berabad-abad, para astronom telah mengamati permukaan Yupiter yang berputar-putar dan terpesona serta bingung oleh penampilannya. Misteri itu semakin dalam ketika, pada 1995, the Galileo pesawat ruang angkasa mencapai Jupiter dan mulai mempelajari suasananya secara mendalam. Sejak saat itu, para astronom bingung dengan pita-pita berwarna dan bertanya-tanya apakah itu hanya fenomena permukaan, atau sesuatu yang lebih dalam.
Terima kasih kepada Juno pesawat ruang angkasa, yang telah mengorbit Jupiter sejak Juli 2016, para ilmuwan sekarang lebih dekat untuk menjawab pertanyaan itu. Minggu terakhir ini, tiga studi baru diterbitkan berdasarkan Juno data yang mempresentasikan temuan baru pada medan magnet Jupiter, rotasi interiornya, dan seberapa dalam sabuknya memanjang. Semua temuan ini merevisi apa yang para ilmuwan pikirkan tentang atmosfer Jupiter dan lapisan dalamnya.
Studi tersebut berjudul "Pengukuran medan gravitasi asimetris Jupiter", "aliran jet atmosfer Jupiter mencapai ribuan kilometer ke dalam" dan "Penindasan rotasi diferensial di bagian dalam Jupiter", yang semuanya diterbitkan dalam Alam pada 7 Maret 2018. Studi ini dipimpin oleh Prof. Luciano Iess dari Universitas Sapienza Rome, yang kedua oleh Prof. Yohai Kaspi dan Dr. Eli Galanti dari Institut Sains Weizmann, dan yang ketiga oleh Prof. Tristan Guillot dari Observatoire de la Cote d'Azur.
Upaya penelitian ini dipimpin oleh Professo Kaspi dan Dr. Galanti, yang selain menjadi penulis utama pada studi kedua adalah rekan penulis pada dua lainnya. Pasangan ini telah mempersiapkan analisis ini bahkan sebelumnya Juno diluncurkan pada 2011, pada saat itu mereka membangun alat matematika untuk menganalisis data medan gravitasi dan mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang atmosfer Jupiter dan dinamikanya.
Ketiga studi didasarkan pada data yang dikumpulkan oleh Juno ketika ia berpindah dari salah satu tiang Jupiter ke tiang lainnya setiap 53 hari - sebuah manuver yang dikenal sebagai "perijove". Dengan setiap lintasan, probe menggunakan rangkaian instrumen canggihnya untuk mengintip di bawah lapisan permukaan atmosfer. Selain itu, gelombang radio yang dipancarkan oleh probe diukur untuk menentukan bagaimana mereka digeser oleh medan gravitasi planet dengan setiap orbit.
Seperti yang dipahami para astronom selama beberapa waktu, pancaran Jupiter mengalir secara berkelompok dari timur ke barat dan barat ke timur. Dalam prosesnya, mereka mengganggu pemerataan massa di planet ini. Dengan mengukur perubahan dalam medan gravitasi planet ini (dan dengan demikian ketidakseimbangan massa ini), alat analitik Dr. Kaspi dan Dr. Galanti dapat menghitung seberapa dalam badai meluas di bawah permukaan dan seperti apa dinamika interiornya.
Di atas segalanya, tim berharap menemukan anomali karena cara planet menyimpang dari bola sempurna - yang disebabkan oleh bagaimana rotasi cepatnya sedikit remuk. Namun, mereka juga mencari anomali tambahan yang bisa dijelaskan karena adanya angin kencang di atmosfer.
Dalam studi pertama, Dr. Iess dan rekan-rekannya menggunakan pelacakan Doppler yang tepat Juno pesawat ruang angkasa untuk melakukan pengukuran harmonik gravitasi Jupiter - baik genap dan ganjil. Apa yang mereka tentukan adalah medan magnet Jupiter memiliki asimetri utara-selatan, yang mengindikasikan aliran interior di atmosfer.
Analisis asimetri ini ditindaklanjuti dalam studi kedua, di mana Dr. Kaspi, Dr. Galanti dan rekan-rekan mereka menggunakan variasi dalam bidang gravitasi planet untuk menghitung kedalaman aliran jet timur-barat Jupiter. Dengan mengukur bagaimana jet-jet ini menyebabkan ketidakseimbangan dalam medan gravitasi Jupiter, dan bahkan mengganggu massa planet, mereka menyimpulkan bahwa mereka meluas hingga kedalaman 3000 km (1864 mil).
Dari semua ini, Prof. Guillot dan rekan-rekannya melakukan studi ketiga, di mana mereka menggunakan temuan sebelumnya tentang medan gravitasi dan aliran jet planet dan membandingkan hasilnya dengan prediksi model interior. Dari sini, mereka menentukan bahwa interior planet berputar hampir seperti benda tegar dan rotasi diferensial berkurang lebih jauh ke bawah.
Selain itu, mereka menemukan bahwa zona aliran atmosfer memanjang hingga antara 2.000 km (1243 mi) dan 3.500 km (2175 mil) dalam, yang konsisten dengan kendala yang diperoleh dari harmonik gravitasi aneh. Kedalaman ini juga sesuai dengan titik di mana konduktivitas listrik akan menjadi cukup besar sehingga hambatan magnetik akan menekan rotasi diferensial.
Berdasarkan temuan mereka, tim juga menghitung bahwa atmosfer Jupiter merupakan 1% dari total massa. Sebagai perbandingan, atmosfer Bumi kurang dari sepersejuta massa totalnya. Namun, seperti yang dijelaskan Dr. Kaspi dalam siaran pers Weizzmann Institute, ini agak mengejutkan:
"Itu jauh lebih dari yang diperkirakan siapa pun dan lebih dari apa yang diketahui dari planet lain di Tata Surya. Itu pada dasarnya adalah massa yang sama dengan tiga Bumi yang bergerak dengan kecepatan puluhan meter per detik. ”
Semua mengatakan, studi ini telah memberi cahaya baru pada dinamika atmosfer dan struktur interior Jupiter. Saat ini, subjek dari apa yang berada di inti Jupiter tetap belum terselesaikan. Tetapi para peneliti berharap untuk menganalisis pengukuran lebih lanjut yang dilakukan oleh Juno untuk melihat apakah Jupiter memiliki inti yang kokoh dan (jika demikian) untuk menentukan massanya. Ini pada gilirannya akan membantu para astronom belajar banyak tentang sejarah dan pembentukan Tata Surya.
Selain itu, Kaspi dan Galanti mencari untuk menggunakan beberapa metode yang sama yang mereka kembangkan untuk mengkarakterisasi aliran jet Jupiter untuk menangani fitur yang paling ikonik - Jupiter Red Spot. Selain menentukan seberapa dalam badai ini meluas, mereka juga berharap untuk mengetahui mengapa badai ini telah berlangsung selama berabad-abad, dan mengapa badai ini semakin menyusut dalam beberapa tahun terakhir.
Misi Juno diharapkan akan selesai pada bulan Juli 2018. Jika tidak ada ekstensi, probe akan melakukan deorbit terkontrol ke atmosfer Jupiter setelah melakukan perijove 14. Namun, bahkan setelah misi selesai, para ilmuwan akan menganalisis data yang telah dikumpulkannya. untuk tahun yang akan datang. Apa yang diungkapkan ini tentang planet terbesar Tata Surya juga akan sangat membantu dalam menginformasikan pemahaman tentang Tata Surya.
