अंतरिक्ष यान और ग्राउंड टेलीस्कोप हमें बृहस्पति की आश्चर्यजनक नई तस्वीरें देने के लिए मिलकर काम करते हैं
बृहस्पति पर तूफानों की भयावहता की कल्पना करना मुश्किल है। गैस जायंट की सबसे दृश्यमान वायुमंडलीय विशेषता, the ग्रेट रेड स्पॉट , छोटा हो सकता है, लेकिन सौ साल पहले, यह लगभग 40,000 किमी (25,000 मील) व्यास या पृथ्वी के व्यास का तीन गुना था।
बृहस्पति के वायुमंडल में थंडरहेड भी हैं जो पृथ्वी की तुलना में पांच गुना लम्बे हैं: नीचे से ऊपर तक 64 किमी (40 मील)। इसका वातावरण पूरी तरह से समझा नहीं जा सका है, हालांकि नासा का जूनो अंतरिक्ष यान हमारी समझ को आगे बढ़ा रहा है। ग्रह में तरल धातु हाइड्रोजन की परत जैसी अजीब चीजें हो सकती हैं।
अब वैज्ञानिकों का एक समूह हबल स्पेस टेलीस्कोप, जेमिनी ऑब्जर्वेटरी और जूनो अंतरिक्ष यान की शक्ति का संयोजन बृहस्पति के वायुमंडल की जांच करने के लिए कर रहा है, और विस्मयकारी तूफान जो वहां पैदा होते हैं।
'हम जानना चाहते हैं कि बृहस्पति का वातावरण कैसे काम करता है।'
माइकल वोंग, यूसी बर्कले
यूसी बर्कले के माइकल वोंग इस काम के पीछे टीम का नेतृत्व कर रहे हैं। टीम में इम्के डी पाटर शामिल हैं, जो यूसी बर्कले में भी हैं, और एमी साइमन। साइमन नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर (जीएसएफसी) से हैं।
टीम जूनो द्वारा प्रदान किए गए बृहस्पति के नज़दीकी दृश्यों को हबल से बहु-तरंग दैर्ध्य टिप्पणियों के साथ जोड़ रही है मिथुन वेधशाला। उनके काम के परिणाम 'शीर्षक' नामक एक पेपर में प्रकाशित होते हैं। 2016-2019 में बृहस्पति की उच्च-रिज़ॉल्यूशन यूवी/ऑप्टिकल/आईआर इमेजिंग ।' यह द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल: सप्लीमेंट सीरीज़ में प्रकाशित हुआ है।
एक प्रेस विज्ञप्ति में, वोंग ने कहा, 'हम जानना चाहते हैं कि बृहस्पति का वातावरण कैसे काम करता है।'
बृहस्पति का वातावरण लगातार उथल-पुथल की स्थिति में है, और तूफानों का पैमाना पृथ्वी पर मौजूद लोगों को बौना बना देता है। उन तूफानों में बड़े पैमाने पर बिजली के बोल्ट शामिल होते हैं, जो हमारे मुकाबले तीन गुना अधिक ऊर्जावान होते हैं। सौभाग्य से, वे बोल्ट रेडियो ट्रांसमीटर की तरह हैं, और जूनो उन्हें सुन सकता है। हर 53 दिनों में अंतरिक्ष यान बृहस्पति का एक फ्लाई-बाय करता है।
बृहस्पति के चारों ओर जूनो की कक्षा अत्यधिक अण्डाकार होगी क्योंकि यह बृहस्पति के शक्तिशाली विकिरण बेल्ट के साथ संघर्ष करता है। जब यह बृहस्पति के करीब होता है तो यह बृहस्पति के तूफानों से संकेतों को 'सुन' सकता है। छवि: नासा/जेपीएल
उस समय, यह बोल्ट और उनके रेडियो संकेतों को 'स्फेरिक्स' ('रेडियो वायुमंडलीय संकेतों के लिए संक्षिप्त') और 'व्हिसलर' के रूप में 'सुन' सकता है। वैज्ञानिक उन संकेतों का उपयोग बिजली के बोल्टों को मैप करने के लिए करते हैं, भले ही वे बृहस्पति के विशाल वातावरण में गहरे दृश्य से अस्पष्ट हों।
हबल और जेमिनी इस नए संयुक्त अवलोकन कार्यक्रम में भाग ले रहे हैं। हर बार जब जूनो बृहस्पति के करीब आता है और प्रकाश बोल्ट से संकेत सुनता है, हबल और जेमिनी ग्रह की वैश्विक छवियों को कैप्चर करते हैं। वे चित्र जूनो के डेटा की व्याख्या और समझने के लिए महत्वपूर्ण हैं।
'जूनो का माइक्रोवेव रेडियोमीटर उच्च आवृत्ति वाली रेडियो तरंगों का पता लगाकर ग्रह के वायुमंडल में गहराई से जांच करता है जो घने बादल परतों के माध्यम से प्रवेश कर सकते हैं,' साइमन ने समझाया प्रेस विज्ञप्ति . 'हबल और जेमिनी के डेटा हमें बता सकते हैं कि बादल कितने घने हैं और हम बादलों में कितनी गहराई तक देख रहे हैं।'
जेमिनी ऑब्जर्वेटरी की 8.1 मीटर दूरबीनों में से एक, मिल्की वे के ऊपर की ओर झुकी हुई है। छवि क्रेडिट: जॉय पोलार्ड द्वारा जेमिनी वेधशाला / AURA छवि
टीम की विधि हबल दृश्यमान प्रकाश छवियों और जेमिनी थर्मल इंफ्रारेड छवियों का उपयोग करती है। छवियों को संयुक्त किया जाता है, और जूनो बिजली की चमक छवियों पर मैप की जाती है। नतीजतन, वैज्ञानिकों की टीम ने दिखाया है कि कैसे बिजली के तूफान 'बादल संरचनाओं के तीन-तरफा संयोजन से जुड़े होते हैं: पानी से बने गहरे बादल, नम हवा के ऊपर उठने के कारण बड़े संवहनी टावर - अनिवार्य रूप से जोवियन थंडरहेड्स - और स्पष्ट रूप से स्पष्ट क्षेत्र संवहन टावरों के बाहर शुष्क हवा के नीचे गिरने के कारण होता है।'
यह ग्राफिक जूनो अंतरिक्ष यान, हबल स्पेस टेलीस्कोप और जेमिनी ऑब्जर्वेटरी से बृहस्पति पर बादल संरचनाओं और वायुमंडलीय परिसंचरण की टिप्पणियों और व्याख्याओं को दर्शाता है। जूनो, हबल और जेमिनी डेटा के संयोजन से, शोधकर्ता यह देखने में सक्षम हैं कि बिजली की चमक अशांत क्षेत्रों में क्लस्टर की जाती है जहां गहरे पानी के बादल होते हैं और जहां नम हवा पृथ्वी पर क्यूम्यलोनिम्बस बादलों (थंडरहेड्स) के समान लंबे संवहनी टावर बनाने के लिए बढ़ रही है। बृहस्पति के वायुमंडल में बिजली, संवहनी टावरों, गहरे पानी के बादलों और समाशोधन का निचला चित्रण जूनो, हबल और मिथुन के डेटा पर आधारित है, और हबल और जेमिनी मानचित्र विवरण पर इंगित ट्रांसेक्ट (कोण वाली सफेद रेखा) से मेल खाता है। अवलोकनों के संयोजन का उपयोग बादल संरचना को तीन आयामों में मैप करने और वायुमंडलीय परिसंचरण के विवरण का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है। घने, ऊंचे बादल बनते हैं जहां नम हवा बढ़ रही है (ऊपर की ओर और सक्रिय संवहन)। समाशोधन का निर्माण होता है जहां सुखाने वाली हवा डूबती है (डाउनवेलिंग)। दिखाए गए बादल पृथ्वी के अपेक्षाकृत उथले वातावरण में समान संवहनी टावरों की तुलना में पांच गुना अधिक ऊपर उठते हैं। सचित्र क्षेत्र महाद्वीपीय संयुक्त राज्य अमेरिका की तुलना में एक तिहाई अधिक क्षैतिज अवधि को कवर करता है।
श्रेय: NASA, ESA, M.H. वोंग (यूसी बर्कले), ए जेम्स और एमडब्ल्यू कारुथर्स (एसटीएससीआई), और एस ब्राउन (जेपीएल)
हबल डेटा संवहनी टावरों में घने बादलों की ऊंचाई के साथ-साथ गहरे पानी के बादलों की गहराई को दर्शाता है। मिथुन डेटा स्पष्ट रूप से उच्च-स्तरीय बादलों में समाशोधन को प्रकट करता है जहां गहरे पानी के बादलों की एक झलक प्राप्त करना संभव है।
प्रेस विज्ञप्ति में, वोंग ने टीम के कुछ निष्कर्षों के बारे में बताया। वोंग का कहना है कि बृहस्पति के वायुमंडल में एक प्रकार का क्षेत्र है जिसे f . कहा जाता है पुराना फिलामेंटरी क्षेत्र . यहीं नम संवहन हो रहा है, और जहां बिजली गिरना आम है। 'ये चक्रवाती भंवर आंतरिक ऊर्जा स्मोकस्टैक्स हो सकते हैं, संवहन के माध्यम से आंतरिक ऊर्जा को मुक्त करने में मदद करते हैं,' उन्होंने कहा। 'यह हर जगह नहीं होता है, लेकिन इन चक्रवातों के बारे में कुछ संवहन की सुविधा के लिए लगता है।'
एक मुड़ा हुआ फिलामेंटरी क्षेत्र दिखाते हुए बृहस्पति की एक जूनो छवि। यह ग्रह के उत्तरी गोलार्ध में एक तूफानी और अराजक क्षेत्र है। छवि क्रेडिट: छवि डेटा: NASA/JPL-कैल्टेक/SwRI/MSSS
केविन एम. गिल द्वारा इमेज प्रोसेसिंग, © CC BY
बृहस्पति सौर मंडल का सबसे बड़ा ग्रह है, और इसके बारे में और अधिक खोज करने से हमें शेष सौर मंडल के बारे में अधिक जानकारी मिलती है। गहरे पानी के बादलों के साथ बिजली का संबंध बनाकर, शोधकर्ता यह अनुमान लगाने में सक्षम हैं कि बृहस्पति के वायुमंडल में कितना पानी है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि यह इस बात का सुराग देता है कि बृहस्पति कैसे बना। न केवल बृहस्पति, बल्कि अन्य गैस दिग्गज, यहां तक कि सौर मंडल भी।
और भले ही वैज्ञानिकों ने बृहस्पति का गहन अध्ययन किया हो, लेकिन बहुत कुछ है जो वे नहीं जानते हैं। सूची में सबसे ऊपर यह सवाल हो सकता है कि इसके गहरे वातावरण में कितना पानी है। हमें इस बात की भी ठोस समझ नहीं है कि इंटीरियर से गर्मी कैसे बहती है, और बादलों के रंग और आकार का क्या कारण है। यह नया प्रयास कुछ समझ दे रहा है कि बृहस्पति का वातावरण कैसे संरचित है, और यह कैसे व्यवहार करता है।
बृहस्पति संभवतः बाहरी सौर मंडल में बना, फिर अपनी वर्तमान कक्षा में समाप्त होने से पहले, सूर्य के करीब चला गया। जूनो फ्लाईबाई के दौरान लिया गया बृहस्पति का दक्षिणी ध्रुव, 16 दिसंबर, 2017। इमेज क्रेडिट: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / डेविड मैरियट
बृहस्पति की सबसे अधिक देखी जाने वाली विशेषता है ग्रेट रेड स्पॉट (जीआरएस), एक चौंकाने वाली आकृति जिसे मनुष्य कम से कम 1830 से देख रहे हैं।
हबल से और मिथुन राशि से बृहस्पति को प्राप्त होने वाले सभी ध्यान के लिए धन्यवाद, वैज्ञानिक जीआरएस में अल्पकालिक परिवर्तनों का अध्ययन कर रहे हैं। जीआरएस के अंदर अंधेरे विशेषताएं हैं जिन्हें खगोलविदों ने छवियों में देखा है जैसे वे आते हैं और जाते हैं। लेकिन यह अवलोकन कार्यक्रम खगोलविदों को उन विशेषताओं को अधिक बारीकी से देखने का एक अनूठा अवसर दे रहा है।
बृहस्पति के ग्रेट रेड स्पॉट की उपरोक्त छवियां हबल स्पेस टेलीस्कोप और जेमिनी ऑब्जर्वेटरी द्वारा 1 अप्रैल, 2018 को एकत्र किए गए डेटा का उपयोग करके बनाई गई थीं। दो अलग-अलग वेधशालाओं से लगभग एक ही समय में कैप्चर किए गए अवलोकनों को मिलाकर, खगोलविद यह निर्धारित करने में सक्षम थे कि अंधेरा ग्रेट रेड स्पॉट की विशेषताएं डार्क मैटेरियल के द्रव्यमान के बजाय बादलों में छेद हैं। छवि क्रेडिट: NASA, ESA, और M.H. वोंग (यूसी बर्कले) और टीम।
जैसा कि यह पता चला है, दृश्य प्रकाश में दिखाई देने वाली वे अंधेरे विशेषताएं इन्फ्रारेड में विपरीत हैं: वे इसके बजाय उज्ज्वल पैच हैं। इसका मतलब है कि वे वास्तव में बादलों में छेद हैं। बृहस्पति की गहरी परतों से गर्मी बादलों के छिद्रों से निकल रही है, जिसे मिथुन से अवरक्त छवियों में आसानी से देखा जा सकता है।
'यह एक जैक-ओ-लालटेन की तरह है,' वोंग ने कहा। 'आप बादल मुक्त क्षेत्रों से आने वाली उज्ज्वल अवरक्त प्रकाश देखते हैं, लेकिन जहां बादल होते हैं, यह वास्तव में इन्फ्रारेड में अंधेरा होता है।'
अध्ययन में बताया गया है कि बृहस्पति के वायुमंडल में अन्य विशेषताएं कैसे कार्य करती हैं, विशेष रूप से वायुमंडल के माध्यम से विभिन्न रसायनों का चक्र कैसे होता है, हवा की दिशा में परिवर्तन और विभिन्न आकार के चक्रवातों की प्रकृति। लेखक इस बात पर जोर देते हैं कि बृहस्पति के कुछ रहस्यों को उजागर करने में हबल, मिथुन और जूनो की संयुक्त अवलोकन शक्ति कितनी प्रभावी है।
'चूंकि अब हमारे पास नियमित रूप से दो अलग-अलग वेधशालाओं और तरंग दैर्ध्य से ये उच्च-रिज़ॉल्यूशन विचार हैं, हम बृहस्पति के मौसम के बारे में बहुत कुछ सीख रहे हैं,' साइमन ने समझाया। 'यह हमारे मौसम उपग्रह के बराबर है। हम अंत में मौसम चक्रों को देखना शुरू कर सकते हैं।'
वोंग और टीम द्वारा एकत्र किए गए डेटा के साथ बहुत अधिक विज्ञान किया जाना है। उन सभी खोजों का अनुमान लगाने का कोई तरीका नहीं है जो इससे हो सकती हैं। कैसिनी मिशन के डेटा अभी भी शनि और उसके चंद्रमाओं के बारे में नई खोजों की ओर अग्रसर हैं, और जूनो के मिशन के समाप्त होने के बाद भी यही सच हो सकता है। इस अध्ययन के पीछे की टीम अपने सभी डेटा को सुलभ बना रही है ताकि अन्य लोग इसे अपने काम में एक्सेस कर सकें।
'क्या महत्वपूर्ण है कि हम जूनो मिशन का समर्थन करने वाले इस विशाल डेटा सेट को एकत्र करने में कामयाब रहे हैं। डेटा सेट के इतने सारे अनुप्रयोग हैं कि हम अनुमान भी नहीं लगा सकते हैं। इसलिए, हम अन्य लोगों को उस बाधा के बिना विज्ञान करने में सक्षम बनाने जा रहे हैं जो डेटा को संसाधित करने के तरीके को स्वयं ही समझ सकें, 'वोंग ने कहा।