De telescoop tuurde naar het gebied boven de beroemde Grote Rode Vlek van Jupiter en ontdekte een reeks nieuwe, nog nooit eerder waargenomen kenmerken.
Jupiter is zonder twijfel een van de meest opvallende objecten aan de nachtelijke hemel. Bovendien is de enorme gasreus op een heldere nacht eenvoudig te aanschouwen. Afgezien van de heldere noorder- en zuiderlichten in de poolgebieden van de planeet, is de gloed van Jupiters bovenste atmosfeer zwak, waardoor het moeilijk is om met aardse telescopen details te zien. Maar gelukkig hebben we de James Webb-telescoop, die dankzij zijn infraroodgevoeligheid in staat is om de bovenste atmosfeer van Jupiter direct boven de Grote Rode Vlek met ongeëvenaarde precisie te bestuderen.
Planeet Jupiter staat bekend om zijn kleurrijke banden en reusachtige, wervelende stormen. De bekendste storm is – misschien zelfs de bekendste in het hele zonnestelsel – de Grote Rode Vlek; een gigantische anticycloon die al heel wat jaren op de gasreus woedt. De Grote Rode Vlek is een immense atmosferische wervelwind, zo is hij bijna net zo groot als de aarde in diameter. Aan zijn buitenranden razen de winden met snelheden tot 450 kilometer per uur. De rode kleur ontstaat door chemische reacties in de atmosfeer, wat een opvallend contrast vormt met de bleke wolken van de gasreus. De Grote Rode Vlek heeft generaties van wetenschappers gefascineerd. Dat heeft onder andere met zijn omvang te maken, maar ook met het feit dat de storm zelfs zichtbaar is met kleine telescopen. Afgelopen week werd nog bekend dat de Grote Rode Vlek toch jonger is dan gedacht. Hoewel de immense storm met een respectabele leeftijd van 190 jaar nog altijd de langstlevende wervelwind in het zonnestelsel is, blijkt hij niet dezelfde te zijn als die astronoom Giovanni Cassini in 1665 waarnam.
De bovenste atmosfeer van Jupiter is de overgangslaag tussen het magnetisch veld van de planeet en de onderliggende atmosfeer. In dit gebied zijn de heldere en levendige noorder- en zuiderlichten te zien, aangedreven door vulkanisch materiaal dat wordt uitgestoten door Jupiters ‘pizzamaan’ Io. Dichter bij de evenaar wordt de structuur van deze atmosfeer beïnvloed door het binnenkomende zonlicht. Omdat Jupiter slechts 4 procent van het zonlicht ontvangt dat de aarde bereikt, dachten astronomen dat dit gebied vrij uniform zou zijn.
Saai
In juli 2022 werd Jupiters Grote Rode Vlek geobserveerd met Webb’s Near-InfraRed Spectrograph (NIRSpec), waarbij de Integral Field Unit van het instrument werd gebruikt. Het doel was om te bestuderen of het gebied direct boven de beroemde wervelstorm echt zo saai is als wetenschappers vermoedden. Maar tot hun verrassing hebben ze nu ontdekt dat de bovenste atmosfeer een verscheidenheid aan ingewikkelde structuren bevat, waaronder donkere bogen en heldere vlekken, zo valt er te lezen in Nature Astronomy. “We gingen er misschien wat naïef vanuit dat dit gebied echt saai zou zijn,” zegt teamleider Henrik Melin. “Maar het blijkt eigenlijk net zo interessant te zijn als de noorderlichten, zo niet interessanter. Jupiter blijft ons altijd verrassen.”
Zwaartekrachtsgolven
Kortom, het gebied dat vroeger als onopvallend werd beschouwd, blijkt nu dus een diverse verzameling van complexe structuren en activiteiten te bevatten. Hoewel de lichtuitstraling van dit gebied wordt veroorzaakt door zonlicht, suggereert het team dat er een ander mechanisme moet zijn dat de vorm en structuur van de bovenste atmosfeer beïnvloedt. “Een manier om deze structuur te veranderen is door zwaartekrachtsgolven,” legt Henrik uit. “Dit is vergelijkbaar met golven die op een strand breken en rimpelingen in het zand veroorzaken. Deze golven ontstaan diep in de turbulente lagere atmosfeer rondom de Grote Rode Vlek. Ze kunnen omhoog bewegen naar hogere lagen, wat leidt tot veranderingen in de structuur en uitstoot van de bovenste atmosfeer.” Dergelijke atmosferische golven kunnen soms ook op aarde worden gezien, maar ze zijn veel zwakker dan die waargenomen op Jupiter door Webb.
Vervolgonderzoek
Het team hoopt in de toekomst vervolgonderzoek te doen met Webb naar Jupiters complexe golfpatronen. Zo willen ze bijvoorbeeld achterhalen hoe deze patronen zich in de bovenste atmosfeer van de planeet bewegen. Ook willen ze meer inzicht krijgen in de energiebalans in dit gebied en bestuderen hoe de kenmerken ervan in de loop van de tijd veranderen.
Juice
Maar dat niet alleen. Deze ontdekkingen kunnen ook van belang zijn voor de ESA’s Jupiter Icy Moons Explorer (Juice), die op 14 april 2023 werd gelanceerd. Juice zal uitgebreide waarnemingen doen van Jupiter en zijn drie grote manen met oceanen – Ganymedes, Callisto en Europa (lees hier meer over de missie). De missie heeft tot doel deze manen te karakteriseren, terwijl het ook Jupiters complexe omgeving in detail zal onderzoeken.
Dankzij de nieuw opgedane kennis van de atmosferische processen en dynamiek op Jupiter, krijgen we een steeds beter beeld van deze nog altijd raadselachtige planeet en zijn manen. En hopelijk zal dit niet alleen ons begrip van ons eigen zonnestelsel vergroten, maar ook bijdragen aan onze kennis van gasreuzen en hun manen elders in het universum.
