Tijgers veranderen hun strepen misschien niet, maar Jupiter wel. De verbazingwekkend nette, afwisselende banden van donkere en heldere wolken van de gigantische planeet veranderen periodiek van uiterlijk, maar de reden voor deze cyclische variaties is een mysterie.
Nu, na het bestuderen van gegevens over het magnetische veld van Jupiter, verzameld door de Juno-sonde, denkt een team van wetenschappers uit Japan, Spanje en het VK dat ze het hebben gekraakt. De veranderingen in de banden van Jupiter vallen samen met magnetische oscillaties in de gasvormige wereld.
“Het is mogelijk om golfachtige bewegingen te hebben in een planetair magnetisch veld dat torsie-oscillaties wordt genoemd”, legt wiskundige Chris Jones van de Universiteit van Leeds in het VK uit.
“Het opwindende is dat toen we de perioden van deze torsie-oscillaties berekenden, ze overeenkwamen met de perioden die je in het infrarood bij Jupiter ziet.”
Van een afstand ziet Jupiter er sereen uit als een zonsopgang van bleke crèmes en verbrande snoepjes. Deze donkere strepen staan bekend als banden, de lichtere als banden.
Hoe stil ze ook lijken, de riemen en riemen maken deel uit van het wilde weersysteem van Jupiter. Ze omcirkelen de gigantische planeet in tegengestelde richtingen – de riemen bewegen tegen de rotatie van Jupiter in, de riemen reizen mee – en op verschillende hoogten. Gordels zijn stijgende gebieden, dus wolkentoppen in banden zijn hoger dan wolkentoppen in dalende banden.
Bij infrarood is de kleurencombinatie omgekeerd. De heldere banden worden donker en de donkere banden lichten helder op, wat aangeeft dat de banden veel dunner troebel zijn dan de banden.
De aarde heeft vergelijkbare (zij het minder en zwakkere) afwisselende atmosferische circulatiezones, wat suggereert dat er enige overeenkomst is in hoe elke wereld deze atmosferische kenmerken creëert.
Het weer van Jupiter verschilt echter zo enorm van dat van de aarde dat het onmogelijk is om te extrapoleren wat de ene planeet met de andere doet. Bovendien heeft Jupiter cyclische variaties in zijn wolken die verband houden met variaties die te zien zijn in infraroodgegevens van 50 kilometer (30 mijl) onder het oppervlak, waardoor wetenschappers voor een raadsel staan.
“Elke vier of vijf jaar veranderen dingen”, zegt Jones. “De kleuren van de banden kunnen veranderen, en soms zie je wereldwijde omkeringen wanneer het hele weerpatroon een tijdje een beetje gek is, en het is een raadsel waarom dat gebeurt.”
Juno bestudeert Jupiter sinds 2016 en heeft veel gegevens verzameld over de verschillende structuren en eigenschappen van Jupiter. Een daarvan is het magnetische veld van de planeet – een enorme magnetische structuur gecreëerd door de dynamo van Jupiter, een transporterende en geleidende vloeistof die in de planeet ronddraait en kinetische energie omzet in magnetische energie.
De aarde heeft ook een dynamo. Een ding dat de dynamo van de aarde produceert, zijn magnetische torsieoscillaties – een soort magnetische ‘golf’ die in en uit oscilleert – symmetrisch rond de planetaire as, beïnvloed door de snelle rotatie.
Door jarenlange magnetische veldgegevens te bestuderen die door Juno zijn verzameld, konden Hori en haar collega’s de handtekeningen van vergelijkbare oscillaties op Jupiter identificeren. En, opwindend genoeg, leken deze verband te houden met veranderingen in de strepen van de planeet en variaties in het infrarood.
“We stellen hier voor”, schrijven ze in hun paper, “dat de torsie-oscillaties een afschuiving veroorzaken die de langzame convectiestromen in het diepe binnenste verstoort die de warmtestroom naar de zichtbare troposfeer transporteren.”
Dit zou een grote weersverstoring kunnen veroorzaken en de stijgings- en dalingspatronen in de Jupiter-wolken kunnen veranderen. Het team observeerde ook een sterk geconcentreerd gebied van het magnetische veld, de Grote Blauwe Vlek genaamd, nabij de evenaar. Ze ontdekten dat het langzamer gaat, wat suggereert dat er een nieuwe oscillatie begint.
Door de planeet te blijven observeren om te zien hoe de wolken in de nabije toekomst veranderen, kan het team hun theorie valideren of verfijnen en begrijpen hoe het gebeurt.
“Er blijven onzekerheden en vragen bestaan, met name hoe de torsie-oscillatie precies de waargenomen infraroodvariatie produceert, die waarschijnlijk de complexe dynamiek en interacties van wolken en aerosolen weerspiegelt. Deze hebben meer onderzoek nodig”, zegt Hori.
“Desalniettemin hoop ik dat ons werk ook een venster kan openen om het verborgen diepe binnenste van Jupiter te onderzoeken, net zoals seismologie dat doet voor de aarde en helioseismologie voor de zon.”
Het onderzoek is gepubliceerd in Natuur.
