17.03.2010

Jupiters Fleck leuchtet

Astronomen werfen ersten Blick auf das Wetter im größten Sturm des Sonnensystems.

Astronomen werfen ersten Blick auf das Wetter im größten Sturm des Sonnensystems.

Bahnbrechende neue Wärmebilder, die mit dem Very Large Telescope der ESO und mit anderen bodengebundenen Großteleskopen aufgenommen wurden, zeigen Wirbel warmer Gase und kältere Regionen im Großen Roten Fleck des Planeten Jupiter. Daraus konnten Wissenschaftler die erste Wetterkarte dieses gigantischen Sturms erstellen, aus der die Zusammenhänge von Temperatur, Wind, Druck und chemischer Zusammensetzung mit der Farbe des Flecks deutlich werden.

Abb.: Jupiters Stürme: Temperaturen und Wolkenfarben (Bild: ESO / NASA / JPL / ESA / L. Fletcher)

"Dies ist der erste Blick ins Innere des größten Sturms im Sonnensystem", sagt Glenn Orton, der Leiter des Forscherteams, das die Beobachtungen durchführte. "Früher dachten wir, der Große Rote Fleck wäre ein Oval ohne großartige innere Struktur. Die neuen Ergebnisse zeigen, dass es sich im Gegenteil um ein höchst komplexes Gebilde handelt."

Die Beobachtungen zeigten, dass diejenigen Gebiete des Großen Roten Flecks, die eine besonders intensive rötliche Färbung aufweisen, einer warmen Kernregion in einem ansonsten kalten Wirbelsturm entsprechen. Außerdem sind auf den Bildern dunkle Streifen in den Randgebieten des Sturms sichtbar, bei denen es sich um Gase handelt, die in tieferliegende Regionen der Planetenatmosphäre absinken. Die Wissenschaftler können sich mit den neu gewonnenen Daten erstmals ein Bild von den großräumigen Gasbewegungen im bekanntesten Sturmsystem des Sonnensystems machen.

Der Große Rote Fleck ist seit hunderten von Jahren bekannt, und seit dem 19. Jahrhundert haben die Astronomen kontinuierlich verfolgt, wie er sich weiterentwickelt. Der Fleck - mit seinen -160 Grad Celsius ein Kaltgebiet der Jupiteratmosphäre - nimmt auf der Jupiteroberfläche eine Fläche ein, in der sich bequem drei Erden nebeneinander platzieren ließen.

Die Wärmebilder wurden hauptsächlich mit dem Instrument VISIR aufgenommen, das am Very Large Telescope der ESO montiert ist. Weitere Daten lieferten das Teleskop Gemini-Süd in Chile und das Subaru-Teleskop der Japanischen Nationalsternwarte. Die Bilder sind unübertroffen detailscharf und ergänzen die Aufnahmen, die in den späten 1990er Jahren mit der NASA-Raumsonde Galilei gewonnen wurden. Zusammen mit Beobachtungen tieferliegender Wolken mit dem 3-Meter-Teleskop der Infrared Telescope Facility der NASA auf Hawaii erreichen die Wärmebilder der Großteleskope damit erstmals einen vergleichbaren Detailreichtum wie Aufnahmen des NASA/ESA-Weltraumteleskops Hubble im Bereich des sichtbaren Lichts.

Dank VISIR konnten die Astronomen die Temperatur sowie die Verteilung von Aerosolen und Ammoniak im und rund um das Sturmgebiet kartieren. Das liefert wichtige Informationen darüber, wie sich das Wetter und die Gasbewegungen im Inneren des Sturmes räumlich und mit der Zeit ändern. Die jahrelangen Beobachtungen mit VISIR und den anderen Teleskopen zeigen einen Sturm, der überraschend stabil ist - trotz der turbulenten Gasbewegungen und trotz Wechselwirkungen weiterer, kleiner Wirbelstürme mit den Randregionen des Großen Roten Flecks.

"Eines der spannendsten Ergebnisse ist, dass die Zentralregion des Flecks, die eine besonders intensive rot-orange Färbung aufweist, drei bis vier Grad wärmer ist als ihre Umgebung", sagt der Erstautor des Artikels, Leigh Fletcher. Das klingt nicht nach einem großen Temperaturunterschied, reicht aber aus, um die Drehrichtung des Sturms, der sich im Großen und Ganzen gegen den Uhrzeigersinn dreht, in einem kleinen Gebiet im Zentrum umzukehren. In anderen Regionen der Jupiteratmosphäre reicht ein solcher Temperaturunterschied aus, um die Windgeschwindigkeiten und Wolkenmuster in den verschiedenen Streifen und Regionen der Atmosphäre messbar abzuändern.

"Wir konnten mit diesen Beobachtungen zum ersten Mal einen direkten Zusammenhang zwischen den Umweltbedingungen - Temperatur, Wind, Druck und chemischer Zusammenhang - einerseits und der Färbung des Großen Roten Flecks andererseits nachweisen", so Fletcher. "Zwar kann derzeit noch niemand sagen, welche Chemikalien oder Vorgänge für die markante rote Farbe des Flecks verantwortlich sind. Aber wir wissen jetzt, dass sie mit Änderungen der Umweltbedingungen im Herzen des Sturms zusammenhängt."

Max-Planck-Institut für Astronomie


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