목성의 제트기류

NASA의 주노 우주선은 목성의 극에서 숨막히는 사이클론을 발견 후, 행성의 제트 기류가 얼마나 깊은지에 대해 조사했습니다. 목성은 4개의 갈릴리 위성이 주위를 맴돌고 있고, 그 대적점은 전체 행성 지구보다 넓지만 실제로는 가스덩어리일 뿐입니다. NASA 우주선은 2016년 7월부터 두 시간만에 극에서 극으로 날아갈 때 가장 가까운 접근에서 67km/s 의 구름 위를 커다란 길쭉한 고리로 목성 주위를 맴돌고 있는데요. 주노의 데이터는 지금까지 본 적 없는 목성을 보여주었습니다. 깊은 곳에서 목성의 원소 '핵심'이 실제로 흐릿하고 주변의 수소와 헬륨에 용해되어 있음을 발견했으며, 기괴한 푸르스름한 지역인 행성의 극을 처음 볼 수 있었습니다. 지금까지도 숨을 멎게하는 결과는 극에 대한 결과로, Alberto Adriani와 동료들은 각 극에 하나씩, 총 2개의 놀라운 사이클론 세트를 발견했다고 보고합니다. 사이클론은 저압 순환 시스템으로, 북반구에서는 시계 반대 방향으로, 남반구에서는 시계 방향으로 회전합니다. 목성의 북극에 있는 복합 단지에는 중앙에 4천km 너비의 사이클론이 존재하며, 주위에 비슷한 크기의 규칙적인 가격으로 8개의 큰 고리가 있습니다. 여덟 개의 고리는 두 개의 교대로 나눠져 있으며, 중심에서 약간 더 멀리 떨어져있는 사이클론은 뚜렷한 나선 팔을 가지고 있고 중심에 약간 더 가까운 것은 난류처럼 보입니다. 남극은 북극보다 더 적고, 더 큰 폭풍을 가지고 있는데요. 중앙 저기압은 5600-7000km 너비인 5개의 불완전한 오각형의 중심에 있습니다. 중앙 사이클론과 오각형에 있는 두 개의 사이클론은 뚜렷한 구름 나선을 가지고 있으며, 나머지 3개는 더 혼란스러운 형태를 띄고 있습니다. 미국 천문 학회 회의에서 수석 조사자 스콧 볼튼은 이것이 마치 '외계 소용돌이'처럼 보인다고 했습니다. 개별 폭풍은 각각 27-60시간마다 시속 수백 킬로미터로 회전하며, 두 패턴 모두 주노의 관측에 포함된 7개월 동안 거의 변화없이 중앙 저기압 주변을 따라 유지되거나 잠재적으로 표류하는 것처럼 보입니다. 팀은 패턴이 왜 그렇게 고정되어 있는지, 왜 사이클론이 병합되지 않는지 모릅니다. 사이클론이 극에서 형성되었는지 아니면 다른 곳에서 이동해 온 건지도 알 수 없습니다. 낮은 위도를 수평 스트립으로 분할하는 동서 흐름은 높은 위도에서 약화되고, 행성의 회전에 영향을 받는 난류로 대체되어 사이클론을 생성합니다. 그와 반대로, 코리올리 효과라 불리는 동일한 회전의사 힘은 소용돌이 구름 시스템을 적도에서 멀리 이동시키는 경향이 있으며, 목성의 저기압이 극으로 이동해 그곳에 모이도록 합니다. 주노의 다른 세개 논문에서는 목성의 중력장, 내부 및 대기 움직임에 대해 다루고 있는데, 연구팀은 우주선에 대한 행성의 중력이 전 세계적으로 대칭적이지 않고 대신 북반구, 남반구 사이에서 지역마다 다르다는 것을 발견했습니다. 이러한 변화는 대기 중 제트 기류로 인해 발행하는 것입니다. 가장 큰 것은 고압 및 저압 영역을 따라 흐르고 대기 일부를 밀어서 일부 부분은 밀도가 높고 다른 부분은 덜합니다. 밀도가 높은 지역은 우주선에 더 강한 중력을 가하게 됩니다. 우리는 이미 목성이 다르게 회전한다는 것을 알고 있는데, 이는 적도가 극과 다른 속도로 움직인다는 것을 의미합니다. 그러나 우리는 이것이 얼마나 깊은 지는 몰랐습니다. 행성의 제트 기류는 많은 과학자들이 예상했던 것보다 훨씬 깊은 3천km 아래에 도달하며, 이 다르게 회전하는 제트 기류 층은 행성 전체 질량의 약 1%를 포함하고 있고 이 대기층 아래에서 행성은 단단한 공처럼 회전하는 것처럼 보입니다. 이러한 발견은 가스 거인의 대기에서 운동을 일으키는 원인에 대한 두 개의 완전히 다른 모델 사이에서 수십 년에 걸친 논쟁을 해결할 수 있는데요. 목성의 기상층은 약 100km 정도 깊이에 불과하지만 대기는 익숙한 밝은 영역 아래로 흐로고 암흑대는 30배 더 깊어집니다. 그것은 제트 기류가 구형태로 조심스럽게 조각된 화장지롤과 같이 일련의 중첩된 실린더를 형성하는 목성의 내부에 대한 오랜 이론을 지지하며, 서로 다르게 회전하는 각 위도 대역은 둥지의 다른 레이어에 해당하고 더 높은 위도는 더 깊은 실런더에 해당합니다. 제트 기류는 3천km 아래에서 죽게 되는데, 이것은 이 깊이에서는 압력이 너무 높아 분자 수소가 이온화되어 전자기력에 취약하기 때문에 흐름이 자기적으로 서로를 끌고 모든 것이 크고 단단한 공처럼 한꺼번에 회전하도록 한다고 보고 있습니다.