De winden haasten zich met snelheden tot wel 1450 kilometer per uur voort.

Jupiter, de grootste planeet in ons zonnestelsel, beschikt over een prachtige, onstuimige atmosfeer. We zien wervelende wolken, grote kleurrijke riemen en gigantische stormen. Maar hoe hard waait de wind eigenlijk in het middelste deel van de atmosfeer van Jupiter? Mede dankzij komeet Shoemaker-Levy 9 zijn wetenschappers er nu in geslaagd die vraag te beantwoorden.

Shoemaker-Levy 9
De windsnelheden in de stratosfeer van Jupiter kunnen niet worden gemeten door de verplaatsingen van wolken te volgen, omdat er in dit deel van de atmosfeer geen wolken te vinden zijn. En dus gooiden de onderzoekers het over een andere boeg. Zo maakten ze gebruik van de inslag van komeet Shoemaker-Levy 9, die in 1994 op spectaculaire wijze in botsing kwam met de gasreus. Bij deze inslag zijn nieuwe soorten moleculen in de stratosfeer van Jupiter ontstaan, die sindsdien met de winden mee bewegen.

Meer over Shoemaker-Levy 9
In 1994 stevenden 21 brokstukken van de komeet Shoemaker-Levy 9 af op Jupiter. Het was een bijzondere gebeurtenis, aangezien nog nooit eerder een botsing tussen twee hemellichamen was gadegeslagen. Het ‘treintje’ van los slingerende fragmenten van de komeet sloeg op Jupiter in met een kracht vergelijkbaar met 300 miljoen atoombommen. De fragmenten creëren vervolgens enorme pluimen van wel 2000 tot 3000 kilometer hoog. Shoemaker-Levy 9 liet donkere, geringde littekens op de gasreus achter, die uiteindelijk werden weggeblazen door de winden op de planeet.

In het donkerbruine gebied op het zuidelijk halfrond van de planeet zijn de plekken te zien waar brokstukken van komeet Shoemaker-Levy 9 in 1994 op Jupiter zijn ingeslagen.

Een team van astronomen heeft nu een van deze molecuulsoorten – waterstofcyaniden – getraceerd om rechtstreekse metingen te kunnen doen van de stratosferische straalstromen op Jupiter. Straalstromen komen overigens ook op aarde voor: het zijn smalle langgerekte banden in de atmosfeer die zeer hoge windsnelheden bereiken. En op deze manier zijn onderzoekers er nu voor het eerst in geslaagd om rechtstreeks de windsnelheden te meten in het middelste deel van de atmosfeer van Jupiter.

Krachtige winden
“Het meest spectaculaire resultaat is de ontdekking van sterke straalstromen, met snelheden tot wel 400 meter per seconde, die zich onder de poollichten bij de polen bevinden,” vertelt onderzoeksleider Thibault Cavalié. Het betekent dat de onderzoekers dus ongelofelijk krachtige winden hebben ontdekt, die zich met snelheden tot wel 1450 kilometer per uur voortbewegen. Dat is meer dan twee keer zo snel als de maximale stormsnelheden die in de Grote Rode Vlek van Jupiter worden bereikt en meer dan drie keer zo snel als de windsnelheden die in de krachtigste tornado’s op aarde worden gemeten.

Meteorologisch monster
De metingen wijzen er volgens de onderzoekers op dat de waargenomen straalstromen zich zouden kunnen gedragen als één reusachtige draaikolk, van wel viermaal de middellijn van de aarde en zo’n 900 kilometer hoog. “Een vortex van deze omvang zou een uniek meteorologisch monster in ons zonnestelsel zijn,” stelt Cavalié.

Artistieke impressie van de winden in de stratosfeer nabij de zuidpool van de planeet Jupiter, waarbij de blauwe lijnen de windsnelheden weergeven. Afbeelding: ESO/L. Calçada & NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

De bevindingen zijn best verrassend. Want hoewel astronomen al wel bekend waren met krachtige winden rond de polen van Jupiter, dachten ze dat deze zich veel hoger in de atmosfeer bevonden, honderden kilometers boven het gebied waar dit nieuwe onderzoek betrekking op heeft. Men veronderstelde dat deze krachtige winden naar onderen toe in snelheid zouden afnemen en lang voordat ze de diepte van de stratosfeer bereiken, zouden verdwijnen. “De nieuwe ALMA-gegevens vertellen ons iets heel anders,” zegt Cavalié. “De ontdekking van deze krachtige stratosferische winden nabij de polen van Jupiter zijn echt een verrassing.”

Stratosferische winden
Naast de verrassende polaire winden heeft het team tevens het bestaan kunnen bevestigen van krachtige stratosferische winden rond de evenaar van de planeet. Ook van deze winden zijn voor het eerst de snelheden rechtstreeks gemeten. De waargenomen straalstromen in dit deel van de planeet hebben snelheden van gemiddeld 600 kilometer per uur.

De onderzoekers zijn erg enthousiast over hun ontdekkingen. “Deze resultaten openen een nieuw venster voor het onderzoek van Jupiters poollichtgebieden,” zegt Cavalié. “Iets wat nog maar een paar maanden geleden als onmogelijk werd beschouwd.” Tegelijkertijd effenen ze de weg vrij voor soortgelijke, maar uitgebreidere metingen die door de JUICE-missie (JUpiter ICy moons Explorer) en zijn Submillimeter Wave-instrument kunnen worden uitgevoerd. Deze missie zal naar verwachting volgend jaar worden gelanceerd. Ook ESO’s nieuwe Extremely Large Telescope (ELT), die later dit decennium in gebruik wordt genomen, zal Jupiter gaan onderzoeken. Deze telescoop zal in staat zijn om zeer gedetailleerde opnamen te maken van de poollichten van Jupiter, en ons nog meer inzicht geven in zijn atmosfeer.