kaasujätit ovat aina olleet meille mysteeri. Koska pilvet ovat tiheitä ja pyörteitä, niiden sisälle on mahdotonta nähdä kunnolla ja määrittää niiden todellista rakennetta. Koska ne ovat kaukana Maasta, avaruusalusten lähettäminen niille on aikaa vievää ja kallista, joten tutkimuslennot ovat harvassa. Voimakkaan säteilyn ja painovoiman takia-jokaisen tehtävän, joka yrittää tutkia niitä, on tehtävä se huolellisesti.
ja silti tutkijat ovat olleet vuosikymmeniä sitä mieltä, että tällä massiivisella kaasujätillä on vankka ydin. Tämä on sopusoinnussa nykyisten teorioidemme kanssa siitä, miten aurinkokunta ja sen planeetat muodostuivat ja siirtyivät nykyisiin asemiinsa. Siinä missä Jupiterin uloimmat kerrokset koostuvat pääasiassa vedystä ja heliumista, paineen ja tiheyden kasvu viittaa siihen, että lähempänä ydintä asiat muuttuvat kiinteiksi.
rakenne ja koostumus:
Jupiter koostuu pääasiassa kaasumaisesta ja nestemäisestä aineesta, jonka alla on tiheämpää ainetta. Sen yläilmakehä koostuu noin 88-92% vedystä ja 8-12% heliumista tilavuusprosentteina kaasumolekyyleistä, ja n. 75% vetyä ja 24% heliumia massasta, ja jäljelle jäävä prosentti koostuu muista alkuaineista.
_diagram.svg_.png)
ilmakehässä on pieniä määriä metaania, vesihöyryä, ammoniakkia ja piipohjaisia yhdisteitä sekä pieniä määriä bentseeniä ja muita hiilivetyjä. Siellä on myös jäämiä hiilestä, etaanista, rikkivedystä, neonista, hapesta, fosfiinista ja rikistä. Jäätyneen ammoniakin kiteitä on havaittu myös ilmakehän uloimmassa kerroksessa.
sisus sisältää tiheämpiä aineita siten, että jakauma on noin 71% vetyä, 24% heliumia ja 5% muita alkuaineita massasta. Uskotaan, että Jupiterin ydin on tiheä sekoitus alkuaineita: ympäröivä kerros nestemäistä metallista vetyä, jossa on jonkin verran heliumia, ja uloin kerros pääasiassa molekyylivetyä. Myös ydintä on kuvailtu kiviseksi, mutta tämäkin on jäänyt tuntemattomaksi.
vuonna 1997 ytimen olemassaololle esitettiin gravitaatiomittauksia, joiden mukaan sen massa oli 12-45 kertaa maan massa eli noin 4-14% Jupiterin kokonaismassasta. Ytimen olemassaoloa tukevat myös planeetan muodostumista kuvaavat mallit, jotka osoittavat, miten kivinen tai jäinen ydin olisi ollut tarpeen jossain vaiheessa planeetan historiaa. Muuten se ei olisi pystynyt keräämään protosolaarisesta tähtisumusta kaikkea vetyään ja heliumiaan – ainakaan teoriassa.
on kuitenkin mahdollista, että tämä ydin on sittemmin kutistunut kuuman, nestemäisen, metallisen vedyn sekoittuessa sulaan ytimeen konvektiovirtojen vuoksi. Tämä ydin saattaa jopa puuttua nyt, mutta tarvitaan yksityiskohtainen analyysi ennen kuin tämä voidaan vahvistaa. Elokuussa 2011 käynnistetyn Juno-operaation (KS.jäljempänä) odotetaan antavan jonkinlaisen käsityksen näistä kysymyksistä ja edistyvän siten ydinongelmassa.
muodostuminen ja migraatio:
nykyiset aurinkokunnan muodostumista koskevat teoriamme väittävät planeettojen muodostuneen noin 4.5 miljardia vuotta sitten auringon sumusta (eli Tähtisumuhypoteesista). Tämän teorian mukaisesti Jupiterin uskotaan muodostuneen painovoiman vetäessä pyörteitä kaasu-ja pölypilvistä yhteen.
Jupiter hankki suurimman osan massastaan auringon muodostumisesta jääneestä materiaalista ja päätyi yli kaksinkertaiseksi muiden planeettojen yhteenlaskettuun massaan verrattuna. Itse asiassa on arveltu, että se Jupiter olisi kertynyt enemmän massaa, se olisi tullut toinen tähti. Tämä perustuu siihen, että sen koostumus muistuttaa sitä, että aurinko on valmistettu pääasiassa vedystä.
lisäksi aurinkokunnan muodostumisen nykyiset mallit osoittavat myös Jupiterin muodostuneen kauemmaksi nykyisestä paikastaan. Niin sanotussa Grand Tack-hypoteesissa Jupiter vaelsi kohti aurinkoa ja asettui nykyiselle paikalleen noin 4 miljardia vuotta sitten. On väitetty, että tämä muutto olisi voinut johtaa aurinkokuntamme aikaisempien planeettojen tuhoutumiseen – joihin on saattanut kuulua lähempänä Aurinkoa olevia Supermaaplaneettoja.
etsintä:
vaikka se ei ollut ensimmäinen Jupiteria kiertänyt robottiluotain tai ensimmäinen, joka tutki sitä kiertoradalta käsin (Galileo-luotain teki tämän vuosina 1995-2003), Juno-tehtävän tarkoituksena oli tutkia Jovian jättiläisen syvempiä mysteerejä. Näitä ovat Jupiterin sisus, ilmakehä, magnetosfääri, gravitaatiokenttä ja planeetan muodostumisen historia.
missio laukaistiin elokuussa 2011 ja se saavutti Jupiterin kiertoradan 4.heinäkuuta 2016. Luotain pääsi polaariselle elliptiselle radalleen suoritettuaan 35 minuuttia kestäneen päämoottorin laukaisun, joka tunnetaan nimellä Jupiter Orbital Insertion (tai JOI). Luotaimen lähestyessä Jupiteria sen pohjoisnavan yläpuolelta sille avautui näkymä Jovian järjestelmään, josta se otti lopullisen kuvan ennen join käynnistämistä.
siitä lähtien Juno – avaruusalus on tehnyt perijove – sotaharjoituksia-joissa se kulkee pohjoisen napa-alueen ja eteläisen napa-alueen välillä-noin 53 päivän ajan. Se on suorittanut 5 perijoves koska se saapui kesäkuussa 2016, ja se on tarkoitus suorittaa yhteensä 12 ennen helmikuuta 2018. Jos tehtävää ei jatketa, luotain irtoaa kiertoradalta ja palaa Jupiterin ulommassa kaasukehässä.
suorittaessaan jäljellä olevia ohituksiaan Juno kerää lisää tietoa Jupiterin painovoimasta, magneettikentistä, kaasukehästä ja koostumuksesta. Tämän tiedon toivotaan opettavan meille paljon siitä, miten Jupiterin sisäosien, ilmakehän ja magnetosfäärin välinen vuorovaikutus ohjaa planeetan evoluutiota. Sen toivotaan antavan ratkaisevaa tietoa planeetan sisärakenteesta.
Onko Jupiterilla kiinteä ydin? Lyhyt vastaus on, että emme tiedä vielä. Todellisuudessa sillä voisi hyvinkin olla raudasta ja kvartsista koostuva kiinteä ydin, jota ympäröi paksu metallisen vedyn kerros. On myös mahdollista, että tämän metallisen vedyn ja kiinteän ytimen vuorovaikutus aiheutti sen, että planeetta menetti sen jokin aika sitten.
tässä vaiheessa voidaan vain toivoa, että käynnissä olevat tutkimukset ja tehtävät tuottavat lisää näyttöä. Nämä eivät ainoastaan todennäköisesti auta meitä tarkentamaan käsitystämme Jupiterin sisäisestä rakenteesta ja sen muodostumisesta, vaan myös tarkentamaan käsitystämme aurinkokunnan historiasta ja siitä, miten se syntyi.
olemme kirjoittaneet useita artikkeleita Jupiterista nykyiselle universumille. Tässä kymmenen mielenkiintoista faktaa Jupiter, kuinka suuri on Jupiter? Kauanko matka Jupiteriin kestää? Millainen sää Jupiterilla on? Kuinka kaukana Jupiter on Auringosta?, ja Jupiterin kiertoradalla. Kuinka pitkä on vuosi Jupiterilla?
Jos haluat lisätietoa Jupiterista, tutustu Hubblesiten Jupiteria koskeviin tiedotteisiin, ja tässä linkki Nasan aurinkokunnan Tutkimusoppaaseen Jupiteriin.
olemme myös nauhoittaneet episodin astronomiasta heitettynä juuri Jupiterin tienoilla. Jakso 56: Jupiter.