นักดาราศาสตร์ได้สังเกตการณ์พื้นผิวหมุนของดาวพฤหัสและตกตะลึงกับรูปร่างของมัน ความลึกลับลึกล้ำเมื่อในปี 2538 กาลิเลโอ ยานอวกาศมาถึงดาวพฤหัสบดีและเริ่มศึกษาชั้นบรรยากาศในเชิงลึก ตั้งแต่เวลานั้นนักดาราศาสตร์ได้งงงวยวงสีและสงสัยว่าพวกเขาเป็นเพียงปรากฏการณ์พื้นผิวหรือสิ่งที่ลึกลงไป
ขอบคุณที่ จูโน ยานอวกาศซึ่งโคจรรอบดาวพฤหัสตั้งแต่เดือนกรกฎาคม 2559 นักวิทยาศาสตร์อยู่ใกล้กับการตอบคำถามมากขึ้น สัปดาห์ที่ผ่านมาสามการศึกษาใหม่ถูกตีพิมพ์บนพื้นฐานของ จูโน ข้อมูลที่นำเสนอการค้นพบใหม่เกี่ยวกับสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีการหมุนภายในและการขยายตัวของสายพาน การค้นพบทั้งหมดนี้กำลังแก้ไขสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีและชั้นในของดาวพฤหัสบดี
การศึกษานี้มีชื่อว่า“ การวัดสนามแรงโน้มถ่วงแบบอสมมาตรของจูปิเตอร์”,“ ลำธารเจ็ทในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีขยายระยะลึกหลายพันกิโลเมตร” และ“ การปราบปรามการหมุนแบบดิฟเฟอเรนเชียลภายในดาวพฤหัสบดี” ซึ่งทั้งหมดถูกตีพิมพ์ใน ธรรมชาติ ในวันที่ 7 มีนาคม 2018 การศึกษานำโดยศาสตราจารย์ Luciano Iess จากมหาวิทยาลัย Sapienza แห่งกรุงโรมรองศาสตราจารย์ Yohai Kaspi และ Dr. Eli Galanti จากสถาบันวิทยาศาสตร์ Weizmann และบุคคลที่สามโดยศาสตราจารย์ Tristan Guillot of the Observatoire de la Cote d'Azur
ความพยายามในการวิจัยนำโดย Professo Kaspi และ Dr. Galanti ซึ่งนอกเหนือจากการเป็นผู้เขียนหลักในการศึกษาที่สองแล้วยังมีผู้ร่วมเขียนอีกสองคน ทั้งคู่เตรียมการวิเคราะห์นี้มาก่อน จูโน เปิดตัวในปี 2554 ในช่วงเวลานั้นพวกเขาสร้างเครื่องมือทางคณิตศาสตร์เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลสนามแรงโน้มถ่วงและเข้าใจบรรยากาศของดาวพฤหัสและพลวัตของมันได้ดีขึ้น
การศึกษาทั้งสามนั้นมาจากข้อมูลที่รวบรวมโดย จูโน เมื่อมันผ่านจากหนึ่งในเสาของดาวพฤหัสบดีไปยังที่อื่น ๆ ทุก 53 วัน - การซ้อมรบที่เรียกว่า "perijove" ในแต่ละรอบการสอบสวนใช้ชุดเครื่องมือขั้นสูงเพื่อตรวจจับภายใต้ชั้นผิวของชั้นบรรยากาศ นอกจากนี้ยังมีการวัดคลื่นวิทยุที่ปล่อยออกมาจากหัววัดเพื่อพิจารณาว่าพวกมันถูกเลื่อนด้วยสนามแรงโน้มถ่วงของโลกในแต่ละวงโคจรอย่างไร
ตามที่นักดาราศาสตร์ได้เข้าใจมาระยะหนึ่งไอพ่นของดาวพฤหัสก็ไหลเป็นวงจากตะวันออกไปตะวันตกและตะวันตกไปตะวันออก ในกระบวนการพวกเขารบกวนการกระจายมวลบนดาวเคราะห์ ด้วยการวัดการเปลี่ยนแปลงในสนามแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ (และด้วยเหตุนี้ความไม่สมดุลของมวล) เครื่องมือในการวิเคราะห์ของดร. Kaspi และ Dr. Galanti ก็สามารถคำนวณได้ว่าพายุนั้นลึกแค่ไหนใต้พื้นผิวและการเปลี่ยนแปลงภายในของมันเป็นอย่างไร
เหนือสิ่งอื่นใดทีมคาดว่าจะพบความผิดปกติเนื่องจากวิธีที่ดาวเคราะห์เบี่ยงเบนจากการเป็นทรงกลมที่สมบูรณ์แบบ - ซึ่งเป็นผลมาจากการหมุนอย่างรวดเร็วของมันบีบเล็กน้อย อย่างไรก็ตามพวกเขายังมองหาความผิดปกติเพิ่มเติมที่สามารถอธิบายได้เนื่องจากมีลมแรงในบรรยากาศ
ในการศึกษาครั้งแรกดร. Iess และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้การติดตาม Doppler ที่แม่นยำของ จูโน ยานอวกาศเพื่อตรวจวัดฮาร์โมนิกส์แรงโน้มถ่วงของจูปิเตอร์ - ทั้งคู่และคี่ สิ่งที่พวกเขาพิจารณาคือสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีมีความไม่สมดุลของทิศเหนือ - ใต้ซึ่งบ่งบอกถึงการไหลของบรรยากาศภายใน
การวิเคราะห์ความไม่สมดุลนี้ได้รับการติดตามในการศึกษาครั้งที่สองโดยที่ Dr. Kaspi, Dr. Galanti และเพื่อนร่วมงานของพวกเขาใช้การแปรผันในสนามแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์เพื่อคำนวณความลึกของลำธารเจ็ตส์ตะวันออก - ตะวันตกของจูปิเตอร์ ด้วยการวัดว่าเครื่องบินไอพ่นเหล่านี้ก่อให้เกิดความไม่สมดุลในสนามแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสได้อย่างไรและแม้แต่ทำให้มวลของดาวเคราะห์หยุดชะงักพวกเขาก็สรุปว่ามันขยายไปถึงความลึก 3000 กิโลเมตร (1864 ไมล์)
จากทั้งหมดนี้ศาสตราจารย์ Guillot และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ทำการศึกษาครั้งที่สามซึ่งพวกเขาใช้การค้นพบก่อนหน้านี้เกี่ยวกับสนามแรงโน้มถ่วงและลำธารเจ็ตของดาวเคราะห์และเปรียบเทียบผลลัพธ์กับการทำนายแบบจำลองภายใน จากจุดนี้พวกเขาพิจารณาว่าการหมุนรอบภายในของดาวเคราะห์หมุนคล้ายกับวัตถุแข็งเกร็งและการหมุนที่ต่างกันนั้นจะลดลงไปอีก
นอกจากนี้พวกเขาพบว่าโซนของการไหลของบรรยากาศขยายไปถึงระหว่าง 2,000 กม. (1243 ไมล์) และ 3,500 กม. (2175 ไมล์) ลึกซึ่งสอดคล้องกับข้อ จำกัด ที่ได้จากฮาร์มอนิกความโน้มถ่วงแปลก ๆ ความลึกนี้สอดคล้องกับจุดที่การนำไฟฟ้าจะมีขนาดใหญ่พอที่การลากแม่เหล็กจะหยุดการหมุนแบบต่างกัน
จากการค้นพบของพวกเขาทีมยังคำนวณว่าชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสประกอบด้วย 1% ของมวลทั้งหมด สำหรับการเปรียบเทียบชั้นบรรยากาศของโลกมีค่าน้อยกว่าหนึ่งในพันของมวลทั้งหมด ถึงกระนั้นตามที่ดร. Kaspi อธิบายในการแถลงข่าวของ Weizzmann Institute มันค่อนข้างน่าแปลกใจ:
“ มันมากกว่าสิ่งที่ทุกคนคิดและมากกว่าสิ่งที่เป็นที่รู้จักจากดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะ นั่นคือมวลเท่ากับโลกทั้งสามที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสิบเมตรต่อวินาที”
ทั้งหมดบอกว่าการศึกษาเหล่านี้ทำให้เกิดแสงสว่างใหม่เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศและโครงสร้างภายในของดาวพฤหัสบดี ในปัจจุบันเรื่องของสิ่งที่อยู่ในแกนกลางของดาวพฤหัสบดียังคงไม่ได้รับการแก้ไข แต่นักวิจัยหวังว่าจะวิเคราะห์การวัดเพิ่มเติมโดย จูโน เพื่อดูว่าดาวพฤหัสมีแกนกลางที่มั่นคงหรือไม่ (ถ้ามี) เพื่อตรวจสอบมวลของมัน สิ่งนี้จะช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับประวัติและการกำเนิดของระบบสุริยะ
นอกจากนี้ Kaspi และ Galanti กำลังมองหาวิธีการเดียวกันกับที่พวกเขาพัฒนาขึ้นเพื่อกำหนดลักษณะลำธารของดาวพฤหัสบดีเพื่อจัดการกับคุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดนั่นคือจุดแดงใหญ่ของจูปิเตอร์ นอกเหนือจากการพิจารณาว่าพายุนี้ขยายตัวลึกเพียงใดพวกเขายังหวังที่จะเรียนรู้ว่าเหตุใดพายุนี้จึงยืนยันมานานหลายศตวรรษ
การคาดการณ์ภารกิจของจูโน่คาดว่าจะเสร็จสิ้นในเดือนกรกฎาคมปี 2018 หากมีการขยายใด ๆ การสอบสวนจะดำเนินการควบคุม deorbit สู่ชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีหลังจากที่ดำเนินการในพื้นที่ 14 อย่างไรก็ตามแม้หลังจากภารกิจสิ้นสุดลงนักวิทยาศาสตร์ก็จะวิเคราะห์ข้อมูลที่รวบรวม สำหรับปีที่จะมา สิ่งนี้เผยให้เห็นเกี่ยวกับดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดของระบบสุริยะจะไปได้ไกลในการแจ้งความเข้าใจเกี่ยวกับระบบสุริยะ
