Jupiter har to sydpoler og nærmest ingen nordpol
Nyt internationalt studie kortlægger Jupiters komplicerede magnetfelt og opstiller model for, hvorfor det ser så mærkeligt ud i forhold til Jordens.
NASA rumsonde JUNO tager billeder af Jupiters "Great Red Spot"

NASA's rumsonde JUNO har været i kredsløb omkring Jupiter siden 2016. Nu har forskere kortlagt planetens magnetiske felt på baggrund af data fra rumsonden. (Foto: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstäd/Seán Doran)

'Gigantisk gasklump' er måske en passende beskrivelse af den største planet i vores solsystem.

Med en kampvægt på omkring 3.200 gange Jordens masse og et farverigt, stribet ydre er det faktisk muligt at skue Jupiter fra Jorden, selv med et beskedent teleskop.

Men hvad sker der egentlig under de stribede jetstrømme, som omkranser planeten?

I et nyt studie har forskere fra bl.a. Harvard University, NASA og DTU kortlagt den yderste del af Jupiters magnetiske felt og lavet en model for, hvordan det kan være, at det er så mærkeligt.

»Vores viden om hvordan planeternes magnetfelter virker er temmelig fattig, og vores generelle forståelse af de indre strukturer i denne gasgigant er også vag. Derfor er dette studie så interessant og vigtigt,« siger Jonathan Merrison, der er seniorforsker ved Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet.

Han er ikke en del af det nye studie, men har læst det for Videnskab.dk og er begejstret for de nye resultater.

Studiet er udgivet i det anerkendte tidsskrift Nature og bygger på data fra rumsonden JUNO, som NASA sendte i kredsløb om planeten i 2016.

Jupiter har ikke bare én, men to sydpoler

Først lykkedes det forskerne at kortlægge magnetfeltet på Jupiter ved at bruge data fra rumsonden JUNO, som bevæger sig i ovalt kredsløb om planeten.

Hver 53. dag befinder rumsonden sig på den del af ovalen, som er tættest på planeten, hvor den indsamler vigtige og detaljerede oplysninger.

Som du kan se her, tager JUNO også nogle fantastiske billeder fra tid til anden.

»Magnetfeltet på Jupiters sydlige halvkugle ligner lidt Jordens, men resten ligner bare slet ikke,« fortæller John Leif Jørgensen, der er professor og afdelingsleder for Måling og Instrumentering ved DTU Space og en af forskerne bag det nye studie.

»Jupiter er udstyret med en ekstra sydpol lige omkring planetens ækvator, og hvad værre er, så har den ikke en rigtig nordpol. Det er en langstrakt, forvredet nordpol, som er så langt fra det, vi kender  på Jorden,« siger han.

Figur: Jupiters magnetfelt

Figuren illustrerer Jupiters mærkelige poler. Det røde område viser den forvredne ’nordpol’, mens den blå plet på den midterste breddegrad viser den ekstra sydpol. (Figur: Moore et al. 2018)

Ny model for, hvordan et magnetfelt opstår

Men det var ikke alt, hvad forskerne fandt frem til. For udover at kunne konstatere, at Jupiters magnetfelt opfører sig yderst mærkværdigt i forhold til Jordens, opstillede de også en model for, hvordan det kan være.

De fleste planeter har et magnetfelt, skabt i deres indre, som opstår i samspillet mellem planetens rotation om sig selv og energi fra planetens indre, som gerne vil slippe ud af planeten.

En model for dette kaldes en dynamo, men Jupiters mærkelige poler betød, at forskerne måtte lave en alternativ model.

»Vi mener, at den her dynamo består af flere lag. Jupiters kerne er omgivet af et lag metallisk brint, hvor magnetfeltet dannes af konvektionsstrømninger (se faktaboksen, red.). Uden på dette ligger et andet lag, som flår i magnetfeltet og skaber denne her mærkelige nordpol og ekstra sydpol,« siger John Leif Jørgensen.

Dynamomodellen
  • Tænk på gryde med vand, som står på et varmt blus. Det nederste vand bliver varmt først og begynder at stige mod overfladen i små strømninger og danner bobler. Det kaldes konvektion.
  • Konvektion sker også i planeter. Ligesom Jorden afviger Jupiter mere varme fra sit indre, end den modtager fra Solen. Der produceres altså store mængder energi i kernen, som skal ud.
  • Tænk så på en karrusel på en legeplads. Når den drejer rigtig hurtigt, kan man mærke, at det trækker til siden, når man bevæger sig væk fra- eller ind mod midten.
  • Det samme gælder planeter, for de drejer om deres egen akse, og det betyder, at strømningerne inde fra midten bøjer af og bliver til hvirvelstrømme.
  • Disse hvirvelstrømme er stærkt ledende og kan let komme til at trække elektriske strømme med sig.
  • Når det sker, opstår der et magnetfelt.

Kilde: John Leif Jørgensen

Man behøver ikke en model med flere lag, når man skal forklare, hvordan Jordens magnetfelt dannes.

Modellen for Jupiter er derfor en helt ny måde at tænke magnetfelter på, og det har stor betydning for, hvordan vi forstår samspillet mellem Solen og Jorden.

Jupiter er en genvej til at forstå, hvordan vores solsystem opstod

Men JUNO har ikke kun til formål at gøre os klogere på Jupiter, for studier, som bygger på data fra JUNO, har også et mere overordnet formål.

»Vi tror, at det er Solen og Jupiter, der primært har dannet vores solsystem. Vi kan ikke komme i nærheden af Solen, så derfor undersøger vi Jupiter, for at finde ud af, hvordan vores solsystem er blevet til,« forklarer John Leif Jørgensen.

»Jupiter er i virkeligheden et himmellegeme i området mellem en stjerne som Solen og en planet, og derfor kan viden om Jupiter gøre os klogere på Solen« forklarer John Leif Jørgensen.

Sammen med tyngdekraften er magnetfeltet det, der trænger dybest ind i planeter. Ved at undersøge magnetfeltet kan forskerne altså få en idé om, hvad der foregår bag de farverige jetstrømme.

»Når vi kender magnetfeltet, kan vi begynde at forstå, hvordan det brint og helium, som Jupiter hovedsageligt består af, strømmer rundt inde i planeten, og dermed hvordan dens indre struktur er. Det er det elegante ved den her metode,« siger John Leif Jørgensen.

Forskerne har lavet en 3D-animation af Jupiters komplicerede magnetfelt, som du kan se her: 

Der er lang vej endnu

Selvom de nye resultater kan hjælpe os til at forstå vores solsystem, er der ingen faste konklusioner endnu, påpeger Jonathan Merrison, der er seniorforsker ved Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet.

»Det er for tidligt at være alt for konkluderende. Det her studie giver ny og uventet viden om de indre strukturer i Jupiter og om mekanismerne i magnetiske felter, men vi må vente på flere data,« siger han.

Derfor er det vigtigt at huske, at denne slags modeller er en antagelse, et kvalificeret gæt på, hvad der foregår inde i Jupiter. Og det anerkender John Leif Jørgensen fra DTU Space.

»Når man opstiller denne type modeller, er det altid en svaghed, at vi må nøjes med at antage. Men det er den bedste mulighed, vi har, når vi nu ikke kan stikke hånden ind i Jupiter og få beviser for, hvordan og hvorfor den er, som den er,« siger han.

Derfor er resultaterne, der bygger på data fra JUNO, en proces, hvor der løbende bliver tilføjet ny viden og rettet i tidligere forestillinger.

Men selvom vi ikke kan få håndfaste beviser i form af billeder fra Jupiters indre, er der ingen grund til at tro, at forskernes resultater er det rene gætværk.

»Meget af den viden, vi har, bygger på modellering. Det er ikke gætværk, men kvalificerede antagelser. Med JUNO og studier som dette får vi flere detaljer og bedre mulighed for at måle mere præcist,« siger Jonathan Merrison fra Aarhus Universitet.

Derfor ved vi så lidt om Jupiter

Måske virker det logisk, at vi ikke sender en rumsonde ind i midten af Solen, mens det kan undre, hvorfor det er så svært med Jupiter.

For selvom stormene på overfladen er gigantiske, står planeten jo ikke ligefrem i flammer. Men der er en god forklaring.

Først og fremmest er det umuligt at sende en rumsonde ind i midten af Jupiter, fordi jetstrømmene på overfladen er uigennemtrængelige.

»Solen sender en voldsom ioniserende solvind mod Jupiter, og den bliver samlet op af magnetfeltet omkring planeten. Det skaber et meget kraftigt strålingsbælte omkring Jupiter, som simpelthen smadrer elektronikken i rumfartøjer, hvis de kommer for tæt på,« fortæller John Leif Jørgensen.

Solvind
  • Et magnetfelt beskytter en planet mod solvinden, der er også kaldes solens kosmiske stråling.
  • Det er en tynd gas, der mest består af brint.
  • Den er så varm, at brintatomernes elektroner har revet sig løs, hvilket kaldes ioniseret plasma.
  • Gassen udstødes hele tiden fra solens overflade, og her virker magnetfeltet afværgende, så den varme plasma ikke rammer planetens atmosfære, og river den med sig videre ud i rummet.  

Derfor flyver JUNO også i en oval bane rundt om Jupiter, fordi der endnu ikke findes en raket, der er stærk nok til at sætte sonden i en cirkulær bane tættere på planeten.  

Men der er endnu en forhindring. For selv hvis det en dag skulle lykkes at bygge en raket, som kunne klare at flyve ind igennem de voldsomme jetstrømme, ville det formentligt blive svært at få øje på noget.

»Det er simpelthen svært at se. Man kan se de ydre strukturer, men under atmosfæren kan du ikke se noget, for der er intet lys der trænger igennem,« forklarer Jonathan Merrison.

Bliv ekspert i JUNO
NASAs rumsonde JUNO

Videnskab.dk har fulgt JUNO's rejse siden den i 2016 forlod Jorden. Sonden har leveret både overraskende data og fantastiske billeder af den kæmpe gasplanet Jupiter. (Illustration: NASA/JPL-Caltech)

JUNO er en rumsonde, som NASA i 2016 sendte i kredsløb om Jupiter for at komme de mange ubesvarede spørgsmål om den gigantiske gasplanet til livs.

Siden har rumsonden været otte gange rundt om Jupiter og leveret meget ny viden.

Vi har fulgt projektet fra begyndelsen, så hvis du vil vide mere om JUNO's rejse, kan du læse videre herunder. De seneste artikler står øverst, de ældste nederst. 

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.





Det sker