Künstlerische Darstellung des stratosphärischen Polarlichtwinds. (ESO/L. Calçada & NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS) Es kollidierte mit Jupiter im Jahr 1994, aber Komet Shoemaker-Levy 9 hat uns offenbar immer noch einiges über den größten Planeten des Sonnensystems zu lehren.
Eine neue Analyse der Spuren des Kometeneinschlags, der immer noch um Jupiters Atmosphäre kreist, hat die erste direkte Messung der starken stratosphärischen Winde des Gasriesen in der wolkenlosen Mittelschicht der Atmosphäre erbracht.
Dort bilden sich schmale Windbänder, sogenannte Jets – wie auf der Erde Jetstreams – in hohen Breiten mit bis zu 400 Metern pro Sekunde wehen. Das sind etwa 1.440 Kilometer pro Stunde (895 Meilen pro Stunde) – und übertreffen damit die Spitzenwindgeschwindigkeiten von etwa 10 km/h bei weitem 620 km/h gesehen im Zyklonsturm „Großer Roter Fleck“.
Die Entdeckung und Analyse des Teams legen nahe, dass diese Jets wie ein kolossaler Wirbel mit einem Durchmesser von etwa 50.000 Kilometern und einer Höhe von 900 Kilometern wirken könnten.
„Ein Wirbel dieser Größe“ sagte der Astronom Thibault Cavalié vom Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux in Frankreich, „wäre ein einzigartiges meteorologisches Biest in unserem Sonnensystem.“
Der Tod des Kometen Shoemaker-Levy 9 war eines der spektakulärsten Ereignisse, die wir je im Sonnensystem gesehen haben. Als sich der eisige Felsen dem Jupiter näherte, wurde er zunächst durch die enorme Anziehungskraft des Planeten auseinandergerissen.
Die Fragmente verbrachten zwei Erdenjahre in einer immer engeren Umlaufbahn, bis sie schließlich im Juli 1994 in einem fesselnden Feuerwerk mit der Atmosphäre des Jupiter kollidierten.
Die Auswirkungen der Shoemaker-Levy 9 im Jahr 1994. (ESO)
Für Wissenschaftler war es ein unglaubliches Geschenk. Der Einschlag wirbelte die Atmosphäre des Jupiter auf, brachte neue Moleküle zum Vorschein und hinterließ monatelang Narben auf der Oberfläche des Jupiter. Dies ermöglichte Messungen der Windgeschwindigkeit und neue Studien zur atmosphärischen Zusammensetzung des Jupiter sowie seines Magnetfelds.
Durch den Kometeneinschlag kamen auch neue Moleküle hinzu, die auf Jupiter noch nicht vorhanden waren. Dazu gehörten Ammoniak – das innerhalb weniger Monate verschwand – und Blausäure, die bis heute in der Jupiter-Stratosphäre nachweisbar ist.
Es war dieser Blausäure, den ein Wissenschaftlerteam mithilfe von 42 der 66 Antennen des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array in Chile verfolgte. Mit diesem leistungsstarken Instrument beobachteten Astronomen die Doppler-Verschiebung von Blausäure – die Art und Weise, wie sich die Wellenlänge der elektromagnetischen Emission des Moleküls verlängert oder verkürzt, je nachdem, ob es sich vom Beobachter weg oder auf ihn zu bewegt.
„Durch die Messung dieser Verschiebung konnten wir auf die Windgeschwindigkeit schließen, ähnlich wie man aus der Änderung der Frequenz des Zugpfiffs auf die Geschwindigkeit eines vorbeifahrenden Zugs schließen könnte.“ sagte der Planetenforscher Vincent Hue des Southwest Research Institute in den USA.
Durch die Analyse der Länge dieser Verschiebungen können Wissenschaftler die Geschwindigkeit berechnen, mit der sich die Blausäure bewegt.
Rund um den Äquator des Planeten wehen starke Stratosphärenwinde mit durchschnittlichen Geschwindigkeiten von rund 600 Kilometern pro Stunde. Die ganze Zeit. Hier auf der Erde war die höchste jemals gemessene Windgeschwindigkeit 407 km/h (253 Meilen pro Stunde), und das war während eines wilden tropischen Wirbelsturms.
Einer der faszinierendsten Jets wurde jedoch direkt unter Jupiters permanentem Polarlichtoval gefunden, mehrere hundert Kilometer unter den Polarlichtwinden. Im Norden ging es im Uhrzeigersinn, im Süden gegen den Uhrzeigersinn, mit Geschwindigkeiten von bis zu 300 bis 400 Metern pro Sekunde. Das Team geht davon aus, dass es sich bei diesem Jet um den unteren Schwanz des Polarwinds handelt.
Frühere Studien hatten vorhergesagt, dass die Polarlichtwinde mit abnehmender Höhe an Stärke verlieren und sich auflösen würden, bevor sie die Stratosphäre erreichen. Daher war dies eine Überraschung – eine wunderschöne Demonstration der unsichtbaren atmosphärischen Komplexität auf einem Planeten, von dem wir bereits wussten, dass er wahnsinnig atmosphärisch komplex ist.
Und es bereitet die Bühne für zukünftige Beobachtungen kommender Missionen, wie zum Beispiel des JUpiter ICy Moons Explorer der Europäischen Weltraumorganisation ( SAFT ) Sonde und die terrestrische Extrem großes Teleskop derzeit im Bau.
„Diese ALMA-Ergebnisse eröffnen ein neues Fenster für die Untersuchung der Polarlichtregionen des Jupiter“, sagte Cavalié .
Die Forschung wurde veröffentlicht in Astronomie und Astrophysik .