Astronomen von der UC Berkeley verwendeten den massiven W.M. Wissenschaftler sind sich immer noch nicht sicher, warum die Flecken rot geworden sind, aber sie denken, es könnte sein, dass sie dunkleres Material aus der Tiefe der Planetenatmosphäre ausgraben. Wenn dieses Material ultraviolettem Sonnenlicht ausgesetzt wird, wird es rot.
Astronomen der University of California, Berkeley, und des WM Keck Observatory in Hawaii haben letzten Monat hochauflösende Nahinfrarotbilder des Großen Roten Flecks, eines anhaltenden Hochdrucksturms auf Jupiter, als Emporkömmlingssturm, Red Spot Jr. ., von ihm auf seinem Rennen um den Planeten geblasen.
Das Bild, das auch Jupiters Mond Io zeigt, wurde am 20. Juli Hawaii-Zeit (21. Juli Weltzeit) vom Keck II-Teleskop auf Mauna Kea mit adaptiver Optik aufgenommen, um das Bild zu schärfen.
Die Flecken sind für Astronomen von Interesse, da Red Spot Jr. erst kürzlich zwischen 1998 und 2000 aus der Fusion von drei weißen Flecken entstanden ist und im Dezember 2005 rot wurde wie der viel ältere Große Rote Fleck. Während der neue rote Fleck ungefähr so groß wie die Erde ist, hat der Große Rote Fleck fast den doppelten Durchmesser und umkreist den Planeten seit mindestens 342 Jahren.
Die Bilder, die mit der Nahinfrarotkamera der zweiten Generation (NIRC2) auf Keck II aufgenommen wurden, zeigen, dass sich die beiden roten Flecken bei sichtbaren Wellenlängen zwar ungefähr in derselben Farbe befinden, sich jedoch bei infraroten Wellenlängen deutlich unterscheiden. Als die Astronomen den Planeten durch ein Schmalbandfilter betrachteten, das auf der Wellenlänge im nahen Infrarot von 1,58 Mikron zentriert war, war Red Spot Jr., der Oval BA genannt wurde, bevor er von Weiß zu Rot wechselte, viel dunkler, was darauf hinweist, dass die Spitzen der Gewitterwolken können niedriger sein als die des Großen Roten Flecks. Mit mehr Atmosphäre über den Wolkendecken wird mehr Infrarotlicht von Molekülen wie Methan in der Atmosphäre absorbiert.
"Red Spot Jr. ist entweder nicht so hoch wie der Große Rote Fleck oder es ist einfach nicht so reflektierend, das heißt so dicht", sagte der leitende Astronom Imke de Pater, Professor für Astronomie an der UC Berkeley. "Diese Bilder werden die Höhe von Red Spot Jr. einschränken."
Es wird angenommen, dass der Große Rote Fleck etwa 8 Kilometer über dem umgebenden Wolkendeck thront. Die Tatsache, dass Red Spot Jr. rot wurde, kann darauf hinweisen, dass die wirbelnden Gewitterwolken ebenfalls höher steigen, obwohl sie anscheinend nicht so hoch sind wie die seines größeren Begleiters oder die Wolken dünner sind.
Warum die Flecken rot sind, ist Gegenstand großer Debatten. Einige Leute denken, dass die hurrikanartigen Winde im Großen Roten Fleck, die 400 Meilen pro Stunde erreichen können, Material aus der Tiefe der Planetenatmosphäre ausgraben, das rot wird, wenn es ultraviolettem Sonnenlicht ausgesetzt wird. Ein Kandidat ist Phosphingas, PH3, das auf Jupiter nachgewiesen wurde. Ultraviolettes Licht könnte nach einer der führenden Theorien seine Umwandlung in roten Phosphor P4 katalysieren. Andere, kompliziertere Theorien besagen, dass Phosphin in der Atmosphäre mit Chemikalien wie Methan oder Ammoniak unter Bildung komplexer Verbindungen wie Methylphosphan oder Phosphaethin wechselwirkt.
Neuere Studien legen jedoch nahe, dass die rote Farbe auch Schwefel-Allotropen zugeschrieben werden kann, dh unterschiedlichen molekularen Konfigurationen, einschließlich Ketten und Ringen, von reinem Schwefel (S3-S20). Die neue Arbeit geht davon aus, dass Ammoniumhydrogensulfidpartikel im Großen Roten Fleck nach oben transportiert und durch ultraviolettes Licht aufgebrochen werden. Nachfolgende chemische Reaktionen führen letztendlich zu langkettigen Schwefel-Allotropen, deren Farbe von rot bis gelb variieren kann.
„Die Jury ist sich noch nicht sicher, welche Prozesse zur Rotfärbung des Großen Roten Flecks und des Oval BA führen“, wird de Pater in der August-Ausgabe 2006 des Sky & Telescope-Magazins zitiert.
Christopher Go, ein Amateurastronom, der zum ersten Mal den Farbwechsel von Red Spot Jr. bemerkte, trat Anfang dieses Jahres dem Team von de Pater bei. Er bemerkte, dass während der engen Begegnung zwischen den beiden Punkten Red Spot Jr. leicht gequetscht wurde und sich in seine Bewegungsrichtung streckte. Das Gleiche geschah in den Jahren 2002 und 2004, als der Große Rote Fleck und der Rote Fleck Jr. aneinander vorbeikamen, obwohl Junior damals weiß war.
Der Große Rote Fleck dreht sich nach Westen, entgegengesetzt zur Ostrotation des Planeten. Da sich abwechselnde Bänder auf der Jupiteroberfläche in entgegengesetzte Richtungen bewegen, bewegt sich der benachbarte Red Spot Jr. nach Osten. Der Planet dreht sich ungefähr alle 10 Stunden.
Ein anderer Kollege von de Pater, der Professor für Maschinenbau an der UC Berkeley, Philip Marcus, sagte vor einigen Jahren voraus, dass sich das Klima von Jupiter aufgrund des Verschwindens der Zyklonstürme oder Flecken innerhalb der Bänder ändern würde. Die Bildung von Red Spot Jr. aus drei kleineren Stürmen ist ein Beispiel dafür. Das Mischen der Atmosphäre durch diese Zyklone hält die Temperatur auf dem gesamten Planeten ungefähr gleich, so dass der Äquator durch den Verlust dieses Mischens erwärmt und die Pole abkühlen.
Anfang dieses Jahres, am 16. April, haben de Pater und ihr Team mit dem Hubble-Weltraumteleskop Nahinfrarot-, Ultraviolett- und sichtbares Lichtfotos des Planeten aufgenommen, um die beiden roten Flecken genauer zu betrachten. Die Beobachtungen mit dem Keck-Teleskop waren eine Folgestudie, um die Geschwindigkeit der wirbelnden Winde an den Stellen zu messen. Jupiters Helligkeit und Größe verwirrten jedoch das System der adaptiven Optik (AO) und zwangen die Astronomen, einige gute Aufnahmen des Planeten zu verpassen, da der Leitstern relativ zu Jupiter optimal positioniert war.
"Dies war wahrscheinlich die schwierigste Beobachtung, die jemals mit dem AO-System in Keck versucht wurde", sagte de Pater und bezog sich auf die Verwendung des Laser-Leitsternsystems neben einem Objekt, das so groß und hell wie Jupiter ist. Die adaptive Optik kann das durch thermische Bewegung in der Atmosphäre verursachte Funkeln eines Objekts beseitigen. Um dies jedoch gut zu tun, muss sich das Ziel in der Nähe eines anderen hellen Objekts befinden, das als Referenz dienen kann. Für einige der Bilder wurde Jupiters Mond Io als Referenzstern verwendet. Aber bis Io nah genug dran war, wurde in der Nähe von Jupiter ein Laser-Leitstern geschaffen, um diesen Zweck zu erfüllen.
"Dies war unser erster Versuch, mit dem Laser AO-korrigierte Bilder der Jupiter-Oberfläche zu erhalten", sagte Dr. Al Conrad, ein unterstützender Astronom am Keck-Observatorium. "Die Technik ist vielversprechend und bietet uns, wenn wir sie perfektionieren, viel mehr Möglichkeiten, dieses faszinierende, sich ständig verändernde Objekt zu beobachten."
Nahaufnahme der beiden roten Flecken von Jupiter durch einen 5-Mikron-Filter
Das Team, zu dem Keck gehörte, der die Unterstützungsmitglieder Terry Stickel, David le Mignant und Marcos van Dam sowie den Post-Doc Michael Wong von UC Berkeley beobachtete, erhielt auch eine Nahaufnahme der beiden Punkte durch einen auf 5 Mikrometer zentrierten Schmalbandfilter Proben Wärmestrahlung aus der Tiefe der Wolkenschicht. Beide Flecken erscheinen dunkel, weil die Wolken die von tieferen Lagen ausgehende Wärme vollständig blockieren, obwohl enge Bereiche um die wolkenlosen Flecken ein Austreten dieser Wärme in den Weltraum zeigen.
„Diese 5-Mikron-Bilder zeigen Details in der Wolkenopazität, die bei den anderen Wellenlängen nicht zu sehen sind, und helfen dabei, die vertikale Struktur der Spots zu enträtseln“, fügte Wong hinzu. "Die glatten, schmalen Bögen, die südlich von jedem Punkt sichtbar sind, resultieren wahrscheinlich aus der Wechselwirkung zwischen den Punkten und den Hochgeschwindigkeitswinden, die um sie herum abgelenkt werden."
Die Auflösung unter Verwendung sowohl der schmalen als auch der weiten Ansicht der Kamera betrug etwa 0,1 Bogensekunden oder nur halb so gut wie in einer klaren Nacht mit optimalem Sehen.
Das W. Keck Observatory betreibt zwei 10-Meter-Teleskope auf dem Gipfel von Mauna Kea auf der Insel Hawaii und wird von der California Association for Research in Astronomy verwaltet, einem gemeinnützigen Unternehmen, dessen Vorstand Vertreter von Caltech, dem Universität von Kalifornien und NASA. Weitere Informationen finden Sie unter http://www.keckobservatory.org.
Originalquelle: UC Berkeley Pressemitteilung
