Jedem, der schon einmal einen Transatlantikflug unternommen hat, ist er bekannt: der Strahlstrom oder englisch: Jetstream. Diese Starkwindbänder umwehen in mittleren Breiten beide Pole unseres Planeten von West nach Ost. Auch auf dem Gasplaneten Jupiter sind sie bekannt: sie erzeugen die vielfältigen Wolkenbänder des Riesenplaneten. Im Gegensatz zur Erde schienen die Winde des Jupiter stets ohne Umwege von West nach Ost zu wehen. Doch nun zeigt sich, dass das Wettergeschehen des Jupiter dem irdischen ähnlicher ist als bisher gedacht. Auf der Erde nehmen die Jetstreams nicht immer den direkten Weg: Durch die Wechselwirkung mit langsameren Strömungen in der Erdatmosphäre, den so genannten Rossby-Wellen, mäandern sie nach Nord und Süd. Obwohl diese Wellen bereits vor 20 Jahren auf dem Jupiter nachgewiesen wurden, ließ sich nun erstmals ihre Wechselwirkung mit den Starkwinden beobachten.

Strahlstrom in der Jupiteratmosphäre
© NASA, JPL / SSI
(Ausschnitt)
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Eine Karte des Jupiter vom 11. und 12. Dezember 2000, erstellt von der Raumsonde Cassini. Die V-förmigen "Chevrons", die den Verlauf des Strahlstroms markieren, sind links oberhalb des Großen Roten Flecks sichtbar. Anhand ihrer Bewegung wiesen die Astronomen nun erstmals die Wechselwirkung von langsamen Atmosphärenwellen mit dem schnellen Strahlstrom nach.

Astronomen um Amy Simon-Miller vom Goddard Space Flight Center der NASA werteten dazu Aufnahmen der Saturnsonde Cassini aus dem Jahr 2000 aus. Im Dezember 2000 passierte die Sonde auf dem Weg zu ihrem Zielplaneten den Jupiter und schoss 26 000 Bilder vom Gasriesen, unter anderem von der Atmosphäre. Die Wissenschaftler wählten einige hundert dieser Aufnahmen aus und erstellten Zeitrafferfilme eines Jetstreams nördlich des Großen Roten Flecks, einem riesigen Sturm von der doppelten Größe der Erde. Sie zeigen, wie der ursprünglich gerade verlaufende Starkwind analog zu seinen irdischen Verwandten wellenförmig nach Nord und Süd abgelenkt wird. "Das ist die Handschrift der Rossby-Welle.", sagt David Choi, einer der Koautoren der Studie. Weil V-förmige Strukturen, die so genannten "Chevrons" die vorherrschende Windrichtung anzeigen, lässt sich ihr Mäandern gut erkennen. Choi erklärt: "Die Chevrons im schnellen Strahlstrom wechselwirken mit der langsameren Rossby-Welle, und somit können wir die Oszillationen der Chevrons beobachten."

Die Astronomen fanden außerdem heraus, dass die Chevrons selbst eine weitere Wellenart in der Jupiteratmosphäre darstellen, vergleichbar mit den auf der Erde bekannten Schwerewellen. "Eine Planetenatmosphäre ähnelt der Saite eines Musikinstruments: Zupft man diese, so kann sie mit verschiedenen Frequenzen schwingen, die wir als unterschiedliche Noten hören. Auf die gleiche Weise kann eine Planetenatmosphäre schwingen. Daher finden wir diese verschiedenen Wellenarten.", so Michael D. Allison, ebenfalls Koautor der Veröffentlichung. Die Forscher können aus den beobachteten Wellen neue Erkenntnisse über die größtenteils unerforschte untere Jupiteratmosphäre gewinnen.

Ein entscheidender Faktor zum Erfolg der Untersuchungen waren Jupiterbeobachtungen von Amateurastronomen im internationalen JUPOS-Projekt. Freizeitwissenschaftler zeichneten in diesem Projekt Positionsmessungen von Strukturen in der Atmosphäre des Riesenplaneten auf. Sie werteten dazu eigene Aufnahmen aber auch historische Zeichnungen aus und trugen so eine gewaltige Datenbank zusammen. Die Profiastronomen ermittelten daraufhin mit den erfassten Daten die Veränderungen der Windgeschwindigkeiten auf Jupiter im vergangenen Jahrzehnt und ergänzten damit die kurzfristigen Cassini-Messungen.

"Wir fangen gerade erst an, das langfristige Verhalten dieser fremden Atmosphäre zu untersuchen," sagt Gianluigi Adamoli, ein Amateurastronom aus Italien und fährt fort: "Das Verständnis der Ähnlichkeiten zwischen Erde und Jupiter, aber auch der tiefgehenden Unterschiede hilft uns grundlegend zu verstehen, was eine Atmosphäre ist und wie sie sich verhalten kann".