Ein vom Southwest Research Institute geleitetes Instrument an Bord der Raumsonde Juno hat bei der Beobachtung von Polarlichtern im letzten Frühling zufällig einen hellen Blitz über den Wolken Jupiters entdeckt. Das Ultraviolet Spectrograph (UVS) Team untersuchte die Daten und stellte fest, dass es einen Boliden aufgezeichnet hatte – die extrem helle Explosion eines Meteoroiden in der oberen Atmosphäre des Gasriesen.
„Jedes Jahr gibt es auf Jupiter eine große Anzahl Einschläge – viel mehr als auf der Erde, daher sind die Einschläge selbst nicht selten“, sagte Dr. Rohini Giles vom SwRI, die Hauptautorin einer Studie über diese Entdeckung in den Geophysical Research Letters. „Allerdings sind sie so kurzlebig, dass es relativ ungewöhnlich ist, sie zu sehen. Nur größere Einschläge können von der Erde aus beobachtet werden, und man muss Glück haben, ein Teleskop genau zum richtigen Zeitpunkt auf Jupiter zu richten. In den letzten zehn Jahren konnten Amateurastronomen sechs Einschläge auf Jupiter beobachten.“
Seit Juno im Jahr 2016 im Jupitersystem ankam, wurde das UVS-Instrument verwendet, um die Morphologie, die Helligkeit und die spektralen Eigenschaften der Polarlichter auf Jupiter zu untersuchen, während sich die Sonde alle 53 Tage seiner Oberfläche nähert. Im Verlauf einer 30-sekündigen Rotation beobachtet der UVS einen Großteil des Planeten. Das UVS-Instrument hat gelegentlich kurzlebige, lokal begrenzte Ultraviolettemissionen außerhalb der Polarlichtzone registriert, darunter ein einzelnes Ereignis am 10. April 2020.
„Diese Beobachtung ist nur ein winziger Schnappschuss. Juno ist eine rotierende Raumsonde, und unser Instrument beobachtete den Punkt des Planeten nur 17 Millisekunden lang. Wir wissen nicht, was mit dem hellen Blitz außerhalb dieses Zeitrahmens geschah“, sagte Giles. „Aber wir wissen, dass wir ihn nicht bei einer früheren oder späteren Rotation sahen, also muss er recht kurzlebig gewesen sein.“
Zuvor hatte das UVS-Instrument sieben helle, kurzlebige Lichtblitze registriert, die jeweils 1-2 Millisekunden dauerten. Sie wurden als Transient Luminous Events (TLEs) identifiziert – ein durch Blitze ausgelöstes Phänomen in der oberen Atmosphäre. Das Team vermutete ursprünglich, dass dieser Blitz ebenfalls ein TLE sein könnte, aber er unterschied sich von ihnen auf zwei wichtige Arten: Obwohl er auch kurzlebig war, dauerte er mindestens 17 Millisekunden, also viel länger als ein TLE. Außerdem besaß er ganz andere spektrale Eigenschaften. Spektren von TLEs und Polarlichtern zeigen Emissionen von molekularem Wasserstoff, dem Hauptbestandteil der Jupiteratmosphäre. Dieses Boliden-Ereignis hatte eine glatte Schwarzkörperkurve, wie man sie bei einem Meteor erwarten würde.
„Die Dauer und die spektrale Form des Blitzes stimmen gut mit dem überein, was wir von einem Einschlag erwarten“, sagte Giles. „Dieser helle Blitz stach aus den Daten hervor, weil er ganz andere spektrale Eigenschaften besaß als die ultravioletten Emissionen von Jupiters Polarlichtern. Anhand des UV-Spektrums können wir erkennen, dass die Emission von einem Schwarzkörper mit einer Temperatur von 9.600 Kelvin stammte, der sich circa 224 Kilometer oberhalb der Wolkendecke des Planeten befand. Wenn wir die Helligkeit des Blitzes betrachten, schätzen wir, dass er durch einen Impaktor mit einer Masse von rund 250-5.000 Kilogramm verursacht wurde.“
Der Komet Shoemaker-Levy 9 war das größte Objekt, das beim Einschlag auf Jupiter beobachtet wurde. Der Komet brach im Juli 1992 auseinander und kollidierte im Juli 1994 mit Jupiter, was von Astronomen weltweit und von der Raumsonde Galileo verfolgt wurde. Ein vom SwRI geleitetes Team registrierte mit dem Einschlag zusammenhängende Röntgenemissionen aus Jupiters nördlicher Hemisphäre. Auffällige Narben der Einschläge waren viele Monate lang sichtbar.
„Einschläge von Asteroiden und Kometen können einen großen Einfluss auf die Zusammensetzung der planetaren Stratosphäre haben. Fünfzehn Jahre nach dem Einschlag war der Komet Shoemaker-Levy 9 immer noch für 95 Prozent des Wassers in der Stratosphäre Jupiters verantwortlich“, sagte Giles. „Die Beobachtung weiterer Einschläge und das Schätzen der Einschlagraten ist daher ein wichtiger Teil, um die Zusammensetzung eines Planeten zu verstehen.“
Das Jet Propulsion Laborators (JPL), eine Abteilung des Caltech in Pasadena (Kalifornien), betreibt die Juno-Mission. Der leitende Wissenschaftler ist Dr. Scott J. Bolton vom Southwest Research Institute. Juno ist Teil des New Frontiers Program der NASA, das vom Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville (Alabama) für das Science Mission Directorate der Agentur in Washington geleitet wird. Lockheed Martin Space in Denver (Colorado) konstruierte und betreibt die Raumsonde.
Die neue Studie mit dem Titel „Detection of a bolide in Jupiter’s atmosphere with Juno UVS“ wurde von der American Geophysical Union veröffentlicht.
(THK)
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