Magnetisch veld Jupiter is uniek
Op 5 september 2018 publiceerden wetenschappers een nieuwe kaart van het magnetisch veld van Jupiter, gebaseerd op metingen van ruimtesonde Juno. Dat de reuzenplaneet het sterkste magneetveld van alle planeten heeft was bekend, maar de vorm van het veld werd nooit eerder met deze precisie bepaald. Metingen ‘van dichtbij’ laten nu een complex magnetisch veld zien dat niet – zoals bij de aarde – pool tot pool loopt. Dat heeft waarschijnlijk te maken met de complexe samenstelling van de kern van Jupiter. De wetenschappers denken aan bewegende materiaallagen met verschillende dichtheden en elektrische eigenschappen, die het veld als een soort dynamo opwekken.
In juli 2018 maakte de Internationale Astronomische Unie bekend dat Amerikaanse astronomen met telescopen op aarde twaalf nieuwe maantjes van Jupiter gespot. De ontdekking is bijvangst van een zoektocht naar een vermeende planeet in de buitendelen van het zonnestelsel. De meeste maantjes zijn waarschijnlijk niet groter dan een paar kilometer tot maximaal enkele tientallen kilometers. Veel kleiner dan de vier ‘grote’ manen van Jupiter, Castillo, Europa, Ganymedes en Io. De reuzenplaneet is kampioen manen van het zonnestelsel, de teller staat nu op 79.
In juli 2017 publiceerde NASA de eerste close-ups van Jupiter door ruimtesonde Juno, met onder andere gedetailleerde beelden van de ‘Grote rode vlek’. De foto werd gemaakt op een afstand van ongeveer 9000 kilometer. Ga naar de pagina van NASA voor meer beelden.
De Grote rode vlek is een enorm storm in de atmosfeer van Jupiter. Hij woedt al zeker een paar eeuwen.
Veel ruimtesondes, zoals Plutoverkenner New Horizons en de twee Voyagers-missies, hebben de afgelopen tientallen jaren een bezoekje aan Jupiter gebracht. Maar nog sneller dan ze kwamen, waren ze er weer vandoor. De reuzenplaneet is de ideale tussenstop op weg naar de buitenste regionen van het zonnestelsel omdat hij ruimtesondes met zijn enorme zwaartekracht een flinke slinger meegeeft.
Maar de Amerikaanse ruimtesonde Juno heeft andere plannen. De in 2011 gelanceerde missie komt maandag aan en gaat Jupiter de komende jaren van dichtbij onderzoeken. Het is na de Galileo-sonde (1995-2003) de tweede ruimtemissie ooit in een baan om de planeet.
Eens in de twee weken maakt Juno een langgerekte ronde om Jupiter, op het dichtstbijzijnde punt slechts 4600 kilometer van de wolkentoppen in de atmosfeer. Dat levert niet alleen de beste plaatjes ooit van de poolregio op, maar ook gedetailleerde informatie over de samenstelling, het magneetveld en het zwaartekrachtsveld van de planeet. Wetenschappers hopen hiermee meer licht te schijnen op de geschiedenis van Jupiter, want er is nog een hoop onduidelijk over de planeet die in zijn eentje 2,5 keer zwaarder is dan álle andere planeten in het zonnestelsel bij elkaar.
Gevaarlijke rit
De reis van Juno is volgens de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie Nasa niet zonder risico. Maandag 4 juli brandt de hoofdmotor van de sonde 35 minuten om hem af te remmen – hij gaat daarvoor ruim 230.000 kilometer per uur – en levert hem exact in een baan om de planeet af. Natuurlijk worden er veel ruimtesondes met een geweldige precisie door het zonnestelsel gemanoeuvreerd, maar wat de condities ter plekke betreft krijgt Juno het zwaar.
Jupiter is niet alleen de grootste en zwaarste planeet in het zonnestelsel, maar heeft ook het sterkste magneetveld en de hoogste stralingsniveau’s. Volgens Nasa zijn de stralingsniveau’s ter plekke tientallen miljoenen keren hoger dan die op aarde. Juno blijft vooral buiten de intense stralingsgordels van de planeet, een regio waarin geladen deeltjes zoals Elektron en ionen met enorme snelheden rondsuizen. Toch vormen dergelijke deeltjes een gevaar voor de elektronica aan boord. Daarom zijn de meest gevoelige onderdelen weggestopt in een 172 kilo zware titanium ‘kluis’.
Juno maakt geen cirkelvormige bewegingen om Jupiter heen, maar een serie van ruim dertig ‘duiken’ richting de planeet. Daarbij worden de stralingsgordels die om de planeet hangen zorgvuldig vermeden.
NASA
Radiosignalen
Juno heeft een opvallende vorm, met grote zonnepanelen (2,7 bij 8,9 meter) die in drie richtingen steken. Zij spelen een rol in het stabiliseren van de sonde die langzaam om zijn as draait, en wekken zo’n 450 watt aan elektriciteit op.
Van die energie wordt ruim de helft gebruikt om de sonde enigszins warm te houden, de andere helft gaat naar de instrumenten. Bijvoorbeeld de magnetometer, die aan het uiteinde van een van de drie zonnepanelen is bevestigd. Verder zijn er deeltjesdetectoren (Jade en Jedi) en een groot aantal camera’s en spectrometers voor verschillende soorten straling zoals radio- en infraroodstraling, ultraviolet en zichtbaar licht (UVS, JunoCam, Jiram, Waves en MWR). De positie van de sonde wordt nauwlettend in de gaten gehouden via radiosignalen die hij uitzendt naar de aarde.
Eerste planeet
Juno moet meer inzicht geven over het ontstaan van Jupiter, waarvoor verschillende theorieën zijn. Een daarvan is dat Jupiter in eerste instantie een min of meer vaste kern vormde en later grote hoeveelheden waterstof en helium aantrok (de twee hoofdbestanddelen van de planeet). Ook kan hij direct zijn ontstaan uit de ineenstorting van een grote gaswolk. Zwaartekrachtmetingen aan een mogelijke vaste kern kunnen daarop antwoord op geven.
Onduidelijk is ook nog waar Jupiter zich precies vormde. In de baan waar hij nu draait of op een andere plek, waarna hij door het zonnestelsel migreerde? De Galileo-sonde vond eerder al een hoger dan verwachtte concentratie van relatief zware elementen (koolstof, stikstof en zwavel), wat suggereert dat Jupiter verder van de zon ontstond. Juno gaat deze theorie controleren door de hoeveelheid water in Jupiter te meten. Waarschijnlijk is in ieder geval dat Jupiter zich als een van de eerste planeten vormde en daarom een belangrijke rol speelde in de ontstaansgeschiedenis van het zonnestelsel.
De Galileo-sonde detecteerde in ieder geval verrassend kleine hoeveelheden waterdamp. Misschien zit het ‘verstopt’ in een honderden kilometers diepe laag in de planeet, die voor Galileo noch aardse radiotelescopen zichtbaar was. Juno is uitgerust met instrumenten die met behulp van microgolven tot diep in de atmosfeer van Jupiter kunnen kijken.
Verder gaat Juno op zoek naar de bron van de enorme stormen die op de planeet woeden, met winden van naar schatting meer dan zeshonderd kilometer per uur. Hij zou via zwaartekrachtsmetingen antwoord kunnen geven op de vraag waarom de zogeheten ‘grote rode vlek’ de laatste eeuw in grootte lijkt af te nemen. Niemand weet bijvoorbeeld tot hoe diep de reusachtige storm reikt.
Graf
Het mag duidelijk zijn dat Juno een onbemande missie is, maar toch zijn er enige ‘figuren’ aan boord. Net als bij eerdere ruimtesondes van Nasa zijn er een aantal souvenirs meegestuurd. Ten eerste een plakkaat met een afbeelding en geschreven tekst van Galileo Galilei die in 1610 met een telescoop voor het eerste zag dat Jupiter vier grote manen heeft. Daarnaast zijn er drie Lego-poppetjes mee: Galileo, de god Jupiter en zijn vrouw Juno.
Zij krijgen uiteindelijk een ‘zeemansgraf’ in de reuzenplaneet. Het lot dat ook de eerdergenoemde Galileo-sonde en zijn ‘lander’ beschoren was. Omdat de technici en wetenschappers niet verwachten dat de sonde het veel langer volhoudt dan de geplande wetenschappelijke missie van twintig maanden, vindt de crash waarschijnlijk in 2018 plaats. Dan gaat Juno door de wolken van Jupiter, de eindeloze diepten in van de gasreus die geen vast oppervlak kent.
De aanstaande aankomst van de ruimtesonde zorgt op aarde in ieder geval voor nieuwe waarnemingen van Jupiter. Met radiotelescopen is de atmosfeer van de gasreus zichtbaar. Wetenschappers hopen dat deze metingen de gegevens van Juno aanvullen.