Sonda Juno vyřešila 39 let starou záhadu planety Jupiter

Už od doby, kdy sonda NASA s názvem Voyager 1 prolétla v březnu 1979 kolem obří planety Sluneční soustavy, astronomové uvažovali nad původem blesků na Jupiteru. Toto setkání potvrdilo přítomnost blesků na Jupiteru, o jejichž existenci uvažovali astronomové po staletí. Avšak když dnes již letitý průzkumník prosvištěl kolem obří planety, získaná data ukázala, že s bleskovými výboji spřažené rádiové signály detailně neodpovídají rádiovým signálům vznikajícím při výbojích blesků na naší planetě.

V novém článku publikovaném v časopise Nature vědci NASA z týmu sondy Juno popsali způsoby, při kterých jsou blesky na Jupiteru ve skutečnosti analogické pozemskému blýskání. Ačkoliv pokud se týká oblasti výskytu, jsou oba typy blesků v protikladu.

„Bez ohledu na to, o jakou planetu se jedná, bleskové výboje fungují jako rádiové vysílače – vysílají rádiové vlny při výskytu na různých místech oblohy,“ říká Shannon Brown z NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornie, vědecká pracovnice sondy Juno a hlavní autorka článku. „Avšak před sondou Juno byly veškeré signály pocházející z blesků zaznamenané kosmickými sondami [Voyagery 1 a 2, Galileo a Cassini] limitovány buď vizuální detekcí nebo rádiovým spektrem v oblasti několika kilohertzů navzdory pátrání po rádiových signálech v oblasti megahertzů. K vysvětlení bylo navrženo několik teorií, avšak ani jedna z nich nebyla schopna problém vyřešit.“

Do výzkumu se zapojila sonda Juno, která byla 4. 7. 2016 navedena na oběžnou dráhu kolem Jupitera. V souboru jejích velmi citlivých vědeckých přístrojů je i aparatura Microwave Radiometer Instrument (MWR), která zaznamenává záření obří plynné planety napříč širokým spektrem frekvencí.

„V datech, která sonda Juno zaznamenala během prvních osmi průletů kolem planety, bylo zjištěno, že přístroj MWR zaznamenal 377 bleskových výbojů,“ říká Shannon Brown. „Byly zaznamenány jak v rozsahu megahertzových, tak i gigahertzových vln. To odpovídá tomu, co můžeme zaznamenat v atmosférách terestrických planet. Domníváme se, že jsme jediní, kdo je může pozorovat, protože sonda Juno prolétá mnohem blíže bleskovým výbojům než předcházející sondy a pátráme na rádiových frekvencích, které snáze pronikají skrz ionosféru planety.“

Zatímco objev ukázal, jak jsou blesky na Jupiteru podobné těm pozemským, nový článek také poznamenává, že i když takovéto bleskové výboje vznikají i na ostatních planetách, ve skutečnosti jsou docela odlišné.

„Rozložení bleskových výbojů na Jupiteru je opačné v porovnání se Zemí,“ říká Shannon Brown. „Většina aktivity se odehrává v blízkosti pólů planety Jupiter, ale žádné výboje nebyly pozorovány v okolí rovníku. Můžete se zeptat kohokoliv, kdo žije na Zemi v tropických oblastech – pro naši planetu to neplatí.“ A proč se bleskové výboje na Zemi soustřeďují v blízkosti rovníku a na Jupiteru v okolí pólů? Protože jdou za teplem.

Země získává velkou většinu tepla z externího zdroje – ze slunečního záření. Protože rovník Země zachycuje hlavní nápor slunečního záření, teplý vlhký vzduch zde stoupá vzhůru (v důsledku konvekce) mnohem snadněji, čímž poskytuje energii rostoucím bouřkovým oblakům, které vytvářejí blesky.

Dráha planety Jupiter leží 5× dále od Slunce, než obíhá Země. To znamená, že obří planeta dostává od Slunce 25× méně energie než naše planeta. Ačkoliv Jupiterova atmosféra získává většinu tepla ze svého nitra, neznamená to, že jí Slunce poskytuje nevýznamnou část energie. Dodává trochu tepla, které ohřívá rovníkové oblasti více než polární – právě tak, jak je tomu u Země. Astronomové se domnívají, že tento ohřev Jupiterova rovníku je téměř dostatečný k utváření stability v horních vrstvách atmosféry, zabraňující stoupání teplého vzduchu z vnitřních oblastí. V polárních oblastech tato stabilita nefunguje, a proto může teplý vzduch z nitra planety stoupat vzhůru za podpory konvekce. To vytváří podmínky pro vznik bleskových výbojů.

„Tyto objevy mohou pomoci zlepšit naše představy o složení, cirkulaci a tocích energie na Jupiteru,“ doplňuje Shannon Brown. Avšak objevily se další otázky. „Přestože pozorujeme blesky v okolí obou pólů, tak proč byla většina z nich zaznamenána v okolí Jupiterova severního pólu?“

Ve druhém článku týkajícím se blesků na Jupiteru a publikovaném v Nature Astronomy, Ivana Kolmašová z České akademie věd v Praze prezentovala se svými spolupracovníky největší dosavadní databázi nízkofrekvenčních rádiových emisí („hvizdů“) generovaných blesky na Jupiteru. Soubor dat obsahující více než 1 600 signálů shromážděných aparaturou na sondě Juno je téměř 10× obsáhlejší než signály zaznamenané sondou Voyager 1. Juno zaznamenala maximální množství čtyř záblesků za sekundu (což je podobné pozorování bouřek na Zemi), které je 6× vyšší v porovnání se záznamy sondy Voyager 1.

„Tyto objevy mohly být uskutečněny pouze pomocí sondy Juno,“ říká Scott Bolton, hlavní vědecký pracovník sondy Juno na Southwest Research Institute, San Antonio. „Naše unikátní oběžná dráha umožňuje sondě prolétávat mnohem blíže k Jupiteru než ostatní sondy v minulosti. Díky tomu je záření planety tisíckrát silnější a registrovaný signál intenzivnější. Rovněž naše přístroje registrující mikrovlnné a plazmové vlny jsou mnohem modernější a umožňují nám rozpoznat dokonce slabý signál bleskového výboje v kakofonii rádiové emise Jupitera.“

Sonda Juno vypuštěná NASA uskuteční 16. července 2018 již 13. vědecký průlet nad vrcholky záhadné oblačnosti obří plynné planety. Vzhledem k dobrému stavu sondy NASA schválila prodloužení její mise o 41 měsíců, tj. do roku 2021.

Zdroj: https://www.nasa.gov/feature/jpl/juno-solves-39-year-old-mystery-of-jupiter-lightning a https://www.nasa.gov/feature/nasa-re-plans-juno-s-jupiter-mission

autor: František Martinek