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Neue Beobachtungen des Großen Roten Flecks des Jupiter, aufgenommen mit dem Hubble-Weltraumteleskop, zeigen, dass der 190 Jahre alte Sturm wie Wackelpudding wackelt und seine Form wie ein zusammengedrückter Stressball ändert.
Die unerwarteten Beobachtungen, die Hubble über 90 Tage von Dezember bis März gemacht hat, zeigen laut Astronomen, dass der Große Rote Fleck nicht so stabil ist, wie er scheint.
Der Große Rote Fleck (GRS) ist ein Antizyklon oder eine große Windzirkulation in der Jupiteratmosphäre, die um ein zentrales Hochdruckgebiet entlang des südlichen Wolkengürtels mittlerer Breite des Planeten rotiert. Und der langanhaltende Sturm ist so groß – der größte im Sonnensystem – dass die Erde hinein eindringen könnte.
Obwohl die Stürme allgemein als instabil gelten, besteht der Große Rote Fleck seit fast zwei Jahrhunderten. Aber die im Sturm beobachteten Veränderungen scheinen mit seiner Bewegung und Größe zusammenzuhängen.
Ein Zeitraffer des Filmmaterials zeigt, wie der Wirbel wie Gelatine „zittert“ und sich im Laufe der Zeit ausdehnt und zusammenzieht.
Die Forscher beschrieben die Beobachtung in einer Analyse, die im „The Planetary Science Journal“ veröffentlicht und am Mittwoch auf der 56. Jahrestagung der Abteilung für Planetenwissenschaften der American Astronomical Society in Boise, Idaho, vorgestellt wurde.
„Obwohl wir wussten, dass seine Bewegung in der Länge leicht variiert, hatten wir nicht damit gerechnet, dass auch seine Größe schwanken würde. Soweit wir wissen, wurde dies noch nicht identifiziert“, sagte die Hauptautorin der Studie, Amy Simon, eine Planetenforscherin am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
„Dies ist wirklich das erste Mal, dass wir den richtigen Bildgebungsrhythmus des GRS haben“, sagte Simon. „Angesichts der hohen Auflösung von Hubble können wir sagen, dass sich das GRS definitiv ein- und ausbewegt, während es sich gleichzeitig immer langsamer bewegt. Es war sehr unerwartet.
Ein sich verändernder außerirdischer Sturm
Astronomen beobachten das ikonische purpurrote Gebilde seit mindestens 150 Jahren, und manchmal führen Beobachtungen zu Überraschungen, einschließlich der neuesten Entdeckung, dass die ovale Form des Sturms seine Größe ändern und manchmal dünner oder dicker erscheinen kann.
Kürzlich blickte ein separates Team von Astronomen mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops in das Herz des Großen Roten Flecks, um neue Details im Infrarotlicht einzufangen. Hubble-Beobachtungen wurden im sichtbaren und ultravioletten Licht durchgeführt.
Die Studie, die am 27. September im Journal of Geophysical Research: Planets veröffentlicht wurde, ergab, dass der Große Rote Fleck in der Mitte kalt ist, was dazu führt, dass Ammoniak und Wasser im Wirbel kondensieren und dicke Wolken entstehen. Das Forschungsteam entdeckte im Sturm auch Phosphingas, das „eine Rolle bei der Erzeugung dieser mysteriösen“ roten Farben spielen könnte, die den Großen Roten Fleck so ikonisch machen, sagte Leigh Fletcher, Co-Autor der Studie und Professor für Planetenwissenschaften an der University of London im Vereinigten Königreich. Leicester, in einer Pressemitteilung.
NASA-Wissenschaftler nutzen Hubbles scharfes Auge, um das Verhalten des Sturms einmal im Jahr im Rahmen des von Simon geleiteten Programms Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL) zu verfolgen. Wissenschaftler nutzen dieses Programm, um die äußeren Planeten unseres Sonnensystems zu beobachten und zu beobachten, wie sie sich im Laufe der Zeit verändern.
Die neuen Beobachtungen wurden jedoch separat im Rahmen eines Programms gemacht, das der detaillierteren Untersuchung des Großen Roten Flecks gewidmet war und die Entwicklung des Sturms über einige Monate hinweg und nicht nur über eine einzelne jährliche Momentaufnahme beobachtete.
„Für das ungeübte Auge könnten Jupiters gestreifte Wolken und der berühmte rote Sturm statisch und stabil erscheinen und viele Jahre anhalten“, sagte Fletcher. „Aber bei näherer Betrachtung offenbart sich eine unglaubliche Variabilität mit chaotischen Wettermustern, die genauso komplex sind wie alles, was wir hier auf der Erde haben. Planetenforscher kämpfen seit Jahren darum, Muster in dieser Variation zu erkennen, die uns einen Einblick in die Physik hinter diesem komplexen System geben könnten.
Fletcher war an der neuen Studie nicht beteiligt.
Informationen aus den Beobachtungen des Programms zu den größten Stürmen unseres Sonnensystems können Wissenschaftlern helfen, zu verstehen, wie das Wetter auf Exoplaneten sein könnte, die andere Sterne umkreisen. Dieses Wissen kann ihr Verständnis von Wetterprozessen erweitern, die über das hinausgehen, was wir auf der Erde kennen.
Simons Team nutzte hochauflösende Bilder von Hubble, um die Veränderungen in Größe, Form und Farbe des Großen Roten Flecks im Detail zu untersuchen.
„Wenn wir genauer hinschauen, sehen wir, dass sich von Tag zu Tag viele Dinge ändern“, sagte Simon.
Zu den Veränderungen gehörte eine Aufhellung des Sturmkerns, da der Große Rote Fleck durch seine Schwingungen seine größte Größe erreicht.
„Während es beschleunigt und abbremst, drückt das GRS gegen die windigen Jetstreams nördlich und südlich davon“, sagte der Co-Autor der Studie, Mike Wong, ein Planetenforscher an der University of California in Berkeley, in einer Pressemitteilung. „Es ist wie bei einem Sandwich, bei dem sich die Brotscheiben ausdehnen, wenn zu viel Füllung in der Mitte ist.“
Auf Neptun können dunkle Flecken über den Planeten wandern, da keine starken Jetstreams sie an Ort und Stelle halten, sagte Wong, während der Große Rote Fleck auf Jupiter zwischen Jetstreams auf südlicher Breite gefangen ist.
Ein Schrumpfpunkt
Astronomen haben seit Beginn des OPAL-Programms vor einem Jahrzehnt eine Schrumpfung des Großen Roten Flecks festgestellt und sagen voraus, dass er weiter schrumpfen wird, bis er eine stabile, weniger längliche Form erreicht, was die Größe der Oszillation des Großen Roten Flecks verringern könnte.
„Im Moment ist sein Breitengradband im Vergleich zum Windfeld zu voll. Sobald es sich innerhalb dieses Bandes verengt, werden die Winde es wirklich an Ort und Stelle halten“, sagte Simon.
Hubbles neue Studie vervollständigt die Teile des Puzzles des Großen Roten Flecks weiter, sagte Fletcher. Während Wissenschaftler wissen, dass die Westdrift des Sturms über 90 Tage hinweg unerklärliche Schwankungen aufweist, scheint sich das Muster der Beschleunigung und Verlangsamung selbst bei Abklingen des Sturms nicht zu ändern, sagte er.
„Indem Hubble das GRS einige Monate lang beobachtete, zeigte es, dass der Antizyklon selbst mit dieser Schwingung seine Form verändert“, sagte Fletcher. „Die Formänderung ist wichtig, weil sie beeinflussen kann, wie die Wirbelkante mit anderen vorbeiziehenden Stürmen interagiert. Zusätzlich zu den großartigen Bildern von Hubble zeigt diese Studie, wie wirkungsvoll die Beobachtung atmosphärischer Systeme über lange Zeiträume ist. Sie benötigen diese Art der Überwachung, um diese Trends zu erkennen, und es ist klar: Je länger Sie suchen, desto mehr Struktur erkennen Sie in dieser chaotischen Zeit.
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