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Juno-Sonde

Jupiters Geheimnis unter der Oberfläche

Mit Gravitationmessungen hat die Sonde Juno unter Jupiters Wolkenhülle schauen können: Seine Windbänder reichen demnach bis tief hinunter zu einem festen Kern.
Juno überfliegt den Großen Roten Fleck auf Jupiter (Computergrafik)

Die Raumsonde Juno liefert regelmäßig großartige Aufnahmen und spannende wissenschaftliche Daten, seit sie 2016 in den Orbit um den Riesenplaneten Jupiter eingeschwenkt ist. Jetzt haben die Missionswissenschaftler das von Juno bislang gesammelte Wissen in drei Themenkomplexe sortiert und in einer Artikelreihe in "Nature" publiziert. Dabei beschäftigen sie sich mit den auch optisch extrem spektakulären Sturmsystemen um den Jupiterpolen, werten aber auch die Junodaten über das merkwürdig asymmetrische Gravitationsfeld aus und schließen daraus auf die Rotationsprozesse in den tiefen Atmosphärenschichten des Gasriesen sowie die gigantischen Jetstreams, die in der bizarren Jupiterwelt etwas anders toben als spekuliert.

Die unter den charakteristischen Wolkenschichten versteckten tieferen Schichten der Jupiteratmosphäre konnten vor der Junomission kaum erforscht werden. Wissenschaftler waren vor allem uneins darüber, ob die von riesigen Sturmwirbeln getüpfelte, typische Ost-West-Bänderung aus helleren Zonen und dunkleren Gürteln, die die Oberfläche prägt, sich auch in den darunter liegenden Atmosphärenschichten fortsetzt. Darauf geben die Junodaten nun eine Antwort: Tatsächlich müssen sich die Bänder bis in größere Tiefen erstrecken.

Dies schließen die Forscher aus der Vermessung des Gravitationsfeldes durch die Sonde, die jahrelang in elliptischen Bahnen den Jupiter umkreist hat. Dabei übte die Gravitation des Planeten je nach Lage von Juno leicht unterschiedliche Kräfte auf die Sonde aus und veränderte deren Geschwindigkeit. Ein von der Erde zur Sonde geschicktes Radiosignal wurde somit durch den Doppler-Effekt unterschiedlich verzerrt – was dann Rückschlüsse auf die Anziehungskraft und damit das Gravitationsfeld erlaubt hat.

Die Jupitergravitation erwies sich dabei als überraschend asymmetrisch im Bezug auf die Nord-Süd-Achse – was darauf hindeutet, dass rund ein Prozent der Gesamtmasse des Planeten, und damit auch tiefere Schichten, recht schnell dynamisch und in entgegengesetzten Zonen rotieren müssen. Die Bänderung aus strömenden Wasserstoff- und Heliumschichten setzt sich demnach rechnerisch wohl bis in rund 3000 Kilometer Tiefe fort, erklären die Forscher. Die gigantische Masse des gesamten Planeten sorgt ab einer bestimmten Tiefe dann aber selbst für den Stopp der gegeneinander strömenden zonalen Bänderung: Im Inneren ist der Druck derart hoch, dass die zentrale Masse als feste Kugel rotiert, die durch Reibung allmählich abgebremst wird und eigene Rotationsenergie nach außen abgibt.

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