Neueste Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops haben dunkle Flecken in der Größe der Erde an den Polen Jupiters enthüllt, die wahrscheinlich durch magnetische Wirbel in einer Kohlenwasserstoffnebel konzentriert sind.
Diese vorübergehenden Phänomene, die im ultravioletten Licht sichtbar sind, treten am südlichen Pol häufiger auf und deuten auf eine tiefgreifende Verbindung zwischen Jupiters Magnetfeld und seiner atmosphärischen Dynamik hin.
Während der Große Rote Fleck von Jupiter Astronomen seit Jahrhunderten fesselt, haben Forscher der University of California, Berkeley, ein neues Rätsel entdeckt: massive polare Flecken, die unvorhersehbar erscheinen und verschwinden, im Gegensatz zum beständigen Großen Roten Fleck.
Diese dunklen Flecken, die nur im ultravioletten Licht sichtbar sind, sind in dichten Schichten von stratosphärischem Nebel verborgen, die die Pole Jupiters bedecken. Sie erscheinen normalerweise unter den helleren Bereichen der polarlichten, die den Nord- und Südlichtern der Erde ähneln. In den ultravioletten Bildern von Hubble fallen diese Flecken auf, da sie mehr ultraviolettes Licht aus ihrer Umgebung absorbieren und ihnen ein dunkleres Aussehen verleihen.
Zwischen 2015 und 2022 zeigten jährliche Beobachtungen von Hubble, dass ein dunkler ultravioletter Fleck am südlichen Pol von Jupiter in 75 % der Fälle erschien, während ähnliche Flecken am nördlichen Pol nur in einem von acht Bildern beobachtet wurden.
Die dunklen ultravioletten Flecken deuten auf außergewöhnliche Prozesse hin, die innerhalb von Jupiters starkem Magnetfeld stattfinden und sich in Richtung der Pole bewegen und tief in die Atmosphäre eindringen, erheblich stärker als die magnetischen Prozesse, die die Polarlichter auf der Erde erzeugen.
Das Phänomen wurde von Forschern der University of California und ihren Kollegen am 26. November in der Zeitschrift Nature Astronomy berichtet.
Dunkle ultraviolette Flecken wurden erstmals Ende der 1990er Jahre von Hubble an beiden Polen identifiziert und später am nördlichen Pol von der Cassini-Raumsonde während ihres Vorbeiflugs an Jupiter im Jahr 2000 beobachtet, erhielten jedoch wenig Aufmerksamkeit. Der Bachelor-Student Troy Tsoubotas führte eine systematische Untersuchung aktueller Bilder durch, die von Hubble aufgenommen wurden, und entdeckte, dass dieses Phänomen am südlichen Pol häufig vorkommt—er identifizierte acht südliche dunkle Strukturen (SUDOs) zwischen 1994 und 2022. Im Gegensatz dazu wurden nur zwei nördliche dunkle Strukturen (NUDOs) unter 25 globalen Karten gefunden, die von Hubble aufgenommen wurden und den nördlichen Pol zeigen.
Die meisten Bilder wurden im Rahmen des Projekts Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL) gesammelt, das von der Planetenwissenschaftlerin Amy Simon am NASA Goddard Space Flight Center geleitet wird und eine der Co-Autoren des Artikels ist. Im Rahmen von OPAL führen Astronomen jährliche Beobachtungen von Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun durch, um deren atmosphärische Dynamik und Entwicklung im Laufe der Zeit zu verstehen.
„Innerhalb von zwei Monaten erkannten wir, dass die OPAL-Bilder wie eine Goldmine waren, und ich entwickelte schnell eine Möglichkeit, alle Bilder zu analysieren und zur Überprüfung einzureichen“, sagte Tsoubotas, ein Student im vierten Jahr in Berkeley mit den Hauptfächern Physik, Mathematik und Informatik. „Dann verstanden wir, dass wir bedeutende Wissenschaft betreiben und echte Daten analysieren konnten.“
Wong und Tsoubotas konsultierten Experten für planetare Atmosphären—Tom Stallard von der Northumbria University und Zhi Zhang von der University of Santa Cruz—um zu verstehen, was diese Regionen dichter Nebel verursachen könnte. Stallard stellte die Hypothese auf, dass der dunkle Fleck wahrscheinlich von einem Wirbel verursacht wird, der durch die Reibung zwischen den Magnetfeldlinien in der Ionosphäre und Plasma, das von Jupiters vulkanischem Mond Io ausgestoßen wird, entsteht.
„Der Nebel in den dunklen Strukturen ist 50-mal dichter als typische Konzentrationen“, bemerkte Zhang, „was darauf hindeutet, dass er wahrscheinlich durch Wirbel-Dynamik und nicht durch chemische Reaktionen verursacht wird, die durch energiereiche Partikel aus der oberen Atmosphäre entstehen.“