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Unter den Wolken des Jupiter

Zyklone am Südpol des Jupiter: Das Bild besteht aus mehreren Aufnahmen, die Juno bei drei Umläufen geschossen hat. Die Aufnahmen wurden kombiniert, damit alle Regionen taghell erscheinen. (Foto: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles)

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Zyklone am Südpol des Jupiter: Das Bild besteht aus mehreren Aufnahmen, die Juno bei drei Umläufen geschossen hat. Die Aufnahmen wurden kombiniert, damit alle Regionen taghell erscheinen. (Foto: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles)

Was verbirgt sich unter der dichten Wolkendecke des Jupiter? Astronomen erforschen mithilfe der Raumsonde Juno seit Juli 2016 den Gasriesen. Jetzt haben sie die ersten Daten ausgewertet und erstaunliche Erkenntnisse über die Polregionen, das Magnetfeld und die Atmosphäre des größten Planeten unseres Sonnensystems gewonnen.

Die US-Raumsonde Juno umkreist den Jupiter seit Juli 2016 und hat sich dabei der Wolkendecke des Gasriesen bis zu 5000 Kilometern genähert. Die Ziele der NASA-Mission: den Ursprung und die Evolution des Jupiters verstehen, nach einem harten Planetenkern suchen, das Magnetfeld kartographieren, Wasser- und Ammoniakgehalt in der Atmosphäre messen und Polarlichter beobachten. Erste Erkenntnisse dazu haben nun die Forschergruppen um John Connerney vom Goddard Space Flight Center der NASA und Scott Bolton vom Southwest Research Institute in San Antonio im Fachmagazin „Science“ veröffentlicht.

Nord- und Südpol des Gasriesen

Juno umkreist den Jupiter auf einer stark elliptischen Umlaufbahn, die sie an den Polen des großen Planeten vorbeiführt. Die Aufnahmen von Nord- und Südpol zeigen Erstaunliches: Im Gegensatz zu den niedrigeren Breiten gibt es hier keine für Jupiter typischen Wolkenbänder, sondern die Wolkendecke formt chaotische Muster mit vielen hellen spiralähnlichen Ausläufern. Zeitrafferaufnahmen zeigen, dass es sich dabei um Wirbelstürme mit Durchmessern von 50 bis zu 1400 Kilometern handelt.

Die Pole des Jupiter unterscheiden sich stark von denen des Nachbarplaneten Saturn, der ebenfalls ein Gasriese ist. Dort fallen dunkle, schnell rotierende Strudel auf, die genau auf die Pole konzentriert sind. Solche Ringströmungen fehlen beim Jupiter. Auch eine hexagonale Struktur, wie sie am Nordpol des Saturn vorkommt, hat der Jupiter nicht. Die Atmosphären von Jupiter und Saturn, den größten Gasplaneten unseres Sonnensystems, haben also eine völlig unterschiedliche Dynamik.

Außerdem gibt es dank der Juno-Sonde nun erstmals detaillierte Karten der Polarlichter am Jupiter – denn von der Erde aus sind die Auroren des Südpols meist nicht sichtbar. Hier wie dort entstehen die intensiven Lichter durch Ströme energiereicher Elektronen. Doch auf dem Jupiter verteilen sich diese vermutlich anders als auf unserem Heimatplaneten.

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Ammoniak-Ströme am Äquator

Auch am Äquator des Jupiter ist ein erdähnliches Phänomen zu beobachten. Juno hat thermische Messungen durchgeführt, die sich allerdings nicht nur auf die obere Wolkendecke begrenzten, sondern auch in deutlich tiefere Atmosphärenschichten hinabreichten. Dort zeigten sich statt eines gleichförmig verteilten Ammoniak-Meeres – wie zuvor angenommen – Ammoniak-Ströme, die aus den tieferen Atmosphärenschichten des Planeten aufsteigen und ein gigantisches Wettersystem kreieren. Die Ströme sind mit den sogenannten Hadley-Zellen am Erdäquator vergleichbar, wo bodennahe feuchte und warme Luft nach oben steigt, die als kalte trockene Luft an den Wendekreisen wieder absinkt.

Mithilfe Junos konnten die Forscher auch das Magnetfeld des Jupiter untersuchen. Das ist deutlich stärker als erwartet – mit 7766 Gauß ist es rund zehnmal so stark wie das irdische Magnetfeld. Das Magnetfeld bildet eine sogenannte Magnetosphäre um den Planeten und schirmt ihn so weitgehend vom Sonnenwind ab. Das Ausmaß der Magnetosphäre ermessen die Forscher unter anderem an Junos Flugbahn – und schließen daraus, dass sich die Größe des Magnetfelds verändert hat. Denn beim Eintritt in die Magnetosphäre am 24. Juni 2016 erfasste die Raumsonde eine Stoßwelle . Danach blieb Juno von magnetischen „Schlägen“ verschont, obwohl sie sich auf einer vergleichbaren Bahn bewegte wie im Juni 2016. Offenbar hatte sich die Magnetosphäre verschoben.

© wissenschaft.de – Xenia El Mourabit
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