«Я рассматриваю Юпитер как недостающее звено», — сказал Барри Маук из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд. Маук возглавляет исследовательскую группу прибора Jupiter Energetic Particle Detector Instrument (JEDI), созданного APL. «Юпитер является связующим звеном между близлежащей космической средой, которую мы изучаем на планетах, таких как Земля, и далекими астрофизическими системами, где господствуют магнитные поля, такими как области раннего звездообразования и регионы сверхэнергетического излучения, такие как Крабовидная туманность. Юнона не только поможет нам лучше понять Юпитер, это поможет нам лучше понять Вселенную вокруг нас и наше место в ней ».
JEDI состоит из трех детекторов размером с обувную коробку, каждый из которых рассматривает трехмерный «срез» неба размером 120 на 12 градусов; Установки расположены таким образом, чтобы обеспечить непрерывный панорамный обзор пространства вокруг Juno. Эти детекторы предоставят данные о частицах с энергией в диапазоне от 30 до примерно 1000 килоэлектронвольт (кэВ), которые окружают планету, и помогут создать огромные и мощные полярные сияния, окружающие полярные области Юпитера.
JEDI обнаруживает электроны и ионы, такие как протоны, гелий, кислород и сера, которые взаимодействуют с атмосферой Юпитера, создавая полярное сияние; он также измеряет энергичные нейтральные атомы, исходящие из авроральной атмосферы Юпитера.«Уникальным аспектом JEDI является его способность одновременно измерять входящие частицы со многих направлений, что позволяет JEDI получать почти мгновенные снимки полного распределения частиц», — сказал Деннис Хаггерти, научный сотрудник APL, занимающийся исследованиями JEDI. «Эта возможность имеет решающее значение для раскрытия фундаментальной физики полярных сияний Юпитера из-за чрезвычайно высокой скорости космического корабля« Юнона », когда он проходит над полюсами Юпитера.« Юнона »будет двигаться со скоростью более 30 миль в секунду (50 км / с) через полярные сияния. известно, что его ширина составляет 50 миль (80 км) ".Каждый прибор JEDI сочетает в себе времяпролетную камеру с серией твердотельных детекторов (SSD) для определения направления движения, скорости и энергии энергичных частиц, попадающих в JEDI. Эти комбинированные измерения также позволяют JEDI определять массовый состав поступающих частиц.
Эта новая информация поможет ученым в их поисках узнать больше о том, откуда берутся частицы, как они получают энергию и что вызывает высвобождение энергии из этих частиц в блестящие полярные сияния. «Юпитер имеет самое интенсивное и интересное полярное сияние во всей Солнечной системе», — сказал Маук, изучавший системы частиц на Земле, на других планетах и ??во всей Солнечной системе в миссиях НАСА, включая «Вояджер», «Галилео», зонды Ван Аллена, Кассини и Магнитосферная многомасштабная (MMS). «Полярное сияние Юпитера имеет плотность мощности в 10 раз больше, чем у Земли, а общую мощность в 100 раз больше. Мы хотим знать, как эта система получает энергию?»Наряду с JEDI, второй прибор для частиц, называемый экспериментом по распределению полярных сияний Юпитера (JADE), будет изучать частицы с более низкой энергией (ионы с энергией от 5 до 50 кэВ; электроны с энергией от 0,1 до 100 кэВ), участвующие в тех же процессах; JADE был построен Юго-западным исследовательским институтом (SwRI) в Сан-Антонио, штат Техас. Кроме того, два других инструмента играют роль в исследовании полей и частиц: эксперимент с магнитометром (MAG), который визуализирует магнитное поле Юпитера в трехмерном виде; и инструмент Waves, который будет измерять радиоволны и плазменные волны в магнитосфере Юпитера.
Популяции частиц — электроны и ионы — вокруг Юпитера получают энергию иначе, чем на Земле. Солнечный ветер обеспечивает энергией частицы, окружающие нашу планету, некоторые из которых задерживаются в областях, имеющих форму двойного пончика, называемых радиационными поясами; на Юпитере вращательные силы создают движущую энергию для системы (Юпитер вращается с гораздо большей скоростью, чем Земля; день Юпитера длится около 10 часов). «Из миссии НАСА Van Allen Probes мы узнали, как частицы высоких энергий ускоряются на Земле.
Будет ли по-другому на Юпитере? Мы собираемся выяснить», — сказал Маук.Команда JEDI работала еще до того, как Юнона достигнет Юпитера. В январе 2016 года, когда космический корабль все еще находился в миллионах миль от Юпитера, JEDI приступил к формальным научным операциям, чтобы провести два исследования межпланетной среды на подходе к планете.
Первый связан с изучением так называемых восходящих ионов. «Юпитер — очень дырявая планета», — сказал Хаггерти. «У него уникальная идентичность частиц, особенно с точки зрения серы, которая не встречается в большом количестве в солнечном ветре — и мы видели частицы с Юпитера, находящиеся« выше по течению »от планеты, в ходе миссий, включая« Вояджер »,« Галилео »и« Нью-Йорк ». Горизонты ». Помимо того, что Юпитер является уникальным источником энергичных ионов серы, считается, что он также производит очень энергичные электроны, которые наблюдаются на больших расстояниях от планеты.Команда JEDI рассмотрит эти восходящие ионы при приближении к Юпитеру и ответит на вопрос об их происхождении. «Мы собираемся искать серу; если мы ее увидим, мы узнаем, что ей каким-то образом удалось избежать влияния Юпитера и подтолкнуть вверх по течению против солнечного ветра. Мы думаем, что уже видели признаки этого», — сказал Хаггерти.Второй вопрос, который изучают несколько команд Juno: как и в какой степени солнечный ветер вызывает изменения в массивном полярном сиянии Юпитера?
Это расследование также необходимо провести до прибытия, потому что «мы координируем свои действия с другими обсерваториями на Земле и в космосе, чтобы искать внезапные толчки и изменения, которые мы могли бы увидеть до столкновения с космической средой вокруг Юпитера», — сказал Крис Параникас из APL, джедай. ученый и соисследователь Юноны.Команда также усердно работает над подготовкой к орбитальной фазе миссии, где, надеюсь, будут даны ответы на основные вопросы о газовом гиганте. «Из того, что нам расскажут JEDI, JADE и остальные инструменты на Juno, мы сможем больше узнать о частицах и радиационных поясах, которые мы можем наблюдать вокруг далеких, более энергичных объектов, таких как Крабовидная туманность», — сказал Маук. «Вот почему Юпитер — недостающее звено — и это одна из причин, по которой я люблю Юпитер».