Der verhüllte Mars

Zwei Bilder des Planeten Mars. Auf dem linken Bild erkennt man dunkle und rote Gebiete sowie die Polkappen. Das rechte Bild ist fast gleichmäßig rotbraun gefärbt.
Bildcredit: J. Bell (ASU), M. Wolff (Space Science Inst.), Hubble-Vermächtnisteam (STScI / AURA), NASA

Was ist mit dem Mars passiert? 2001 war der Mars in einen gewaltigen planetenweiten Staubsturm gehüllt. Er war einer der größten, die man je von der Erde aus beobachtet hat. Diese beiden Sturmbilder des Weltraumteleskops Hubble veranschaulichen sein Ausmaß. Die beiden Ansichten der Marsoberfläche entstanden Ende Juni und Anfang September 2001. Sie unterscheiden sich stark voneinander.

Am rechten unteren Marsrand liegt die Hellas-Tiefebene. Dort und bei der nördlichen Polkappe ist im linken Bild der Beginn kleinerer „Startwinde“ erkennbar. Das rechte Bild zeigt einen ähnlichen Ausschnitt der Oberfläche. Es wurde mehr als zwei Monate später aufgenommen und zeigt das ganze Ausmaß des globalen Sturms, der den Mars verdunkelt. Der Sturm ließ schließlich nach. Doch in den letzten Tagen erfasste ein neuer großer Staubsturm den Roten Planeten.

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Der komplexe Planet Jupiter

Die Raumsonde Juno zeigt ihren Blick auf Jupiter. Um den Pol, der vorne liegt, sind größere Wirbel in den Wolken. Zum Äquator hinten, der heller ist, werden die Wirbel gleichmäßiger. Oben ist ein großes Sturmgebiet.
Bildcredit:  NASA, Juno, SwRI, MSSS; Komposition: David Marriott

Wie komplex ist Jupiter? Die NASA-Mission Juno führte zu Jupiter. Sie zeigt, dass der jovianische Riese komplexer ist als erwartet. Man fand heraus, dass sich Jupiters Magnetfeld ganz anders aufgebaut ist als das einfache bipolare Feld unserer Erde. Mehrere Pole sind in ein komplexes Netzwerk verstrickt. Es ist im Norden stärker verschachtelt als im Süden.

Juno vermisst Jupiter auch in den Wellenlängen von Radio. Diese Messungen zeigen, dass es in Jupiters Atmosphäre Strukturen gibt, die tief unter der oberen Wolkendecke liegen. Sie reichen Hunderte Kilometer in die Tiefe.

Jupiters neu entdeckte Komplexität tritt auch bei südlichen Wolken auf, wie man auf diesem Bild sieht. Zonen und Gürtel reichen den ganzen Planeten umkreisen und prägen das Bild nahe am Äquator. Sie zerfallen dort in ein komplexes Wunderwerk aus wirbelnden Stürmen, die so groß sind wie Kontinente auf der Erde. Juno zieht weiterhin ihre Bahnen in elliptischen Schleifen. Alle 53 Tage saust sie an dem riesigen Planeten vorbei. Bei jeder Runde erforscht sie einen leicht abweichenden Sektor.

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Juno zeigt Jupiters Wolken in Bewegung

Videocredit: NASA, JPL-Caltech, SwRI, MSSS; Bearbeitung: Gerald Eichstädt

Wie bewegen sich Jupiters Wolken? Um das herauszufinden, analysierte man Bilder der NASA-Sonde Juno von ihrem letzten Vorbeiflug an Jupiter und kombinierte sie digital zu einem Zeitraffervideo. Es dauert acht Sekunden. Die Bilder entstanden im Abstand von neun Minuten. Sie wurden digital extrapoliert. Das Video zeigt die Bewegung von Jupiters Wolken in 29 Stunden.

Die Animation entstand mit Computern. Sie erinnert an ein psychedelisches Paisleymuster und zeigt den Forschenden, dass runde Stürme wirbeln. Die Bänder und Zonen hingegen fließen. Diese Bewegung ist nicht überraschend. Schon zuvor konnte man sie auf Zeitraffervideos von Jupiter zu beobachten, aber noch nie so detailreich wie hier.

Die Region ist etwa viermal so breit wie Jupiters großer Roter Fleck. Junos Ergebnisse zeigen, dass Wetterphänomene auf Jupiter bis tief unter die Oberfläche der Wolken reichen können. Diese Erkenntnis ist neu und anders als erwartet.

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Hubble zeigt, wie Jupiters Roter Fleck schrumpft

Der Planet Jupiter ist sehr detailreich abgebildet. Rechts unter dem Äquator ist der Rote Fleck, der im Vergleich zu älteren Aufnahmen stark geschrumpft ist.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, OPAL-Programm, STScI; Bearbeitung: Karol Masztalerz

Was wird aus dem großen Roten Fleck auf Jupiter? Der Gasriese Jupiter ist die größte Welt im Sonnensystem. Er besitzt etwa 320 Erdmassen. Jupiter hat eines der größten und beständigsten Sturmsysteme, die wir kennen. Es ist der große Rote Fleck (GRF) links. Der GRF ist zwar geschrumpft, dennoch ist er noch so groß, dass die Erde hineinpasst. Ein Vergleich mit historischen Aufnahmen lässt vermuten, dass der Sturm nur noch etwa ein Drittel des Bereichs auf der Oberfläche bedeckt, den er vor 150 Jahren ausfüllte.

Das Programm Outer Planets Atmospheres Legacy (OPAL) der NASA untersuchte den Sturm kürzlich mit dem Weltraumteleskops Hubble. Dieses OPAL-Bild von Hubble zeigt Jupiter im Jahr 2016. Es wurde so bearbeitet, dass rote Farbtöne sehr lebendig wirken. Aktuelle GRF-Daten belegen, dass der Sturm weiterhin schrumpft. Gleichzeitig wird er etwas höher. Niemand kennt die Zukunft des GRFs. Es ist auch gut möglich, dass – wenn dieser Trend des Schrumpfens anhält – mit dem GRF eines Tages dasselbe passiert wie mit den kleineren Flecken auf Jupiter – er verschwindet ganz.

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Flug über Jupiters Nordpol in Infrarot


Animationscredit: NASA, JPL-Caltech, SwRI, ASI, INAF, JIRAM

Was sieht man, wenn man über Jupiters Nordpol fliegt? Eine fiktive Animation aus echten Bildern und Daten der NASA-Raumsonde Juno zeigt eine Antwort. Da der Pol derzeit im Schatten liegt, nützt das Video Infrarotlicht, das von Jupiter abgestrahlt wird, und zwar eine Farbe von Infrarot, in der die wärmsten Strukturen am hellsten leuchten.

Zu Beginn der Animation vergrößert Juno die gewaltige Welt. Bald sieht man einen der acht Wirbelstürme, die um den Nordpol kreisen. Alle acht Wirbelstürme um den Pol werden besichtigt, und zwar einer nach dem anderen. Jeder ist so groß wie ein ganzer Kontinent auf der Erde und enthält böige, bruchstückhafte Spiralwände. Am Ende der virtuellen Reise weitet sich das Sichtfeld.

Wenn man Jupiters Wirbelstürme erforscht, hilft das der Menschheit, auch gefährliche Sturmsysteme hier auf der Erde besser zu verstehen. Juno führte kürzlich einen weiteren nahen Vorbeiflug an Jupiter durch. Es war Perijovum 12. Anscheinend ist die Sonde fit genug, um noch ein paar weitere Umläufe zu vollenden. Jeder Umlauf dauert zwei Monate.

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Wirbelstürme auf Jupiters Nordpol

Jupiters Nordpol ist in Infrarotlicht abgebildet. Um einen dunklen Bereich sind mehrere dunkle Wirbel angeordnet.

Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, SwRI, ASI, INAF, JIRAM

Diese Ansicht zeigt die Wirbelstürme am Nordpol von Jupiter. Sie entstand aus den Daten von Junos Instrument Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM, Jupiter-Polarlicht-Kartierung in Infrarot). Beobachtungen in Infrarot messen die Wärmestrahlung, die von Jupiters Wolkenoberflächen ausgeht. Diese Messungen sind nicht auf die Halbkugel beschränkt, die vom Sonnenlicht beleuchtet werden.

Das Bild zeigt acht zyklonartige Elemente. Sie sind um einen Wirbelsturm angeordnet, der ungefähr 4000 Kilometer groß ist. Er liegt neben dem geografischen Nordpol des Riesenplaneten. Ähnliche Daten zeigen einen Wirbelsturm bei Jupiters Südpol mit fünf zirkumpolaren Zyklonen. Die Wirbelstürme am Südpol sind etwas größer als ihre nördlichen Artgenossen.

Daten von Cassini zeigten, dass Nord- und Südpol des Gasriesen Saturn ein einziges Wirbelsturmsystem besitzen.

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Junos Flug über Jupiter

Videocredit und Lizenz: NASA, Juno, SwRI, MSSS, Gerald Eichstadt; Musik: Moonlight Sonata (Ludwig van Beethoven)

Hier kommt wieder mal Jupiter. Die NASA-Raumsonde Juno führt ihre 53 Tage langen Umläufe auf stark elliptischen Bahnen um den größten Planeten im Sonnensystem fort. Das Video entstand bei Perijovium 11. Es war Junos elfter naher Vorbeiflug an Jupiter, seit sie Mitte 2016 ankam. Das farbverstärkte Zeitraffervideo kombiniert etwa vier Stunden. Es entstand aus 36 Bildern der JunoCam.

Am Anfang geht Jupiter auf. Juno nähert sich vom Norden. Ungefähr 3500 Kilometer über Jupiters Wolkenoberflächen erreicht die Raumsonde die größte Annäherung. Sie fotografiert den großen Planeten bis ins kleinste Detail. Juno überfliegt helle Zonen und dunkle Wolkenbänder, die um den ganzen Planeten reichen. Viele der wirbelnden runden Stürme sind größer als Orkane auf der Erde. Nach dem Perijovium weicht Jupiter zurück in die Ferne und zeigt die ungewöhnlichen Wolken beim Südpol.

Juno zieht so tief über Jupiter, dass ihre Instrumente wegen der hohen Strahlenbelastung vielleicht bald versagen. Doch nur so erhält sie die gewünschten wissenschaftlichen Daten. Daher ist Junos Missionsende derzeit für Mitte 2018 bei Perijovium 14 geplant. Die Raumsonde wird dann auf Tauchgang in Jupiters Atmosphäre gelenkt, wo sie schmilzt.

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Hubble zeigt Jupiter in Infrarot

Jupiter ist hier in seltsamen Farben abgebildet. Die Wolken, die normalerweise beige oder braun gefärbt sind, leuchten hier blau oder rosarot. Der Rote Fleck ist zartrosa, die Pole leuchten magentafarben. Das Bild zeigt Jupiter in Infrarotlicht.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble; Daten: Michael Wong (UC Berkeley) et al.; Bearbeitung und Lizenz: Judy Schmidt

Jupiter sieht im Infrarotlicht etwas anders aus. Das Weltraumteleskop Hubble fotografiert regelmäßig den ganzen jovianischen Riesen. So will man die Bewegungen von Jupiters Wolken besser verstehen. Die Bilder helfen auch der robotischen NASA-Raumsonde Juno. Jupiter wird in viel mehr Farben beobachtet, als Menschen sehen können. Dazu gehören auch ultraviolettes und infrarotes Licht.

Das Bild entstand 2016. Drei Bänder im nahen Infrarot wurden digital zu einem farbcodierten Bild vereint. Jupiter wirkt in Infrarot fremd, weil das Sonnenlicht anders reflektiert wird. Die Helligkeit mancher Wolkenhöhen und Breitengrade wirkt daher unstimmig.

Viele Strukturen auf Jupiter sind vertraut. Dazu gehören die hellen Zonen und dunklen Gürtel um den Planeten nahe am Äquator. Man erkennt auch den großen Roten Fleck links unten und die Sturmsysteme, die wie Perlenketten südlich vom Roten Fleck verlaufen. Die Pole leuchten, weil dort geladene Teilchen in Jupiters Magnetosphäre Dunst in großer Höhe anregen.

Juno vollendete nun 10 von 12 geplanten wissenschaftlichen Runden um Jupiter. Die Sonde zeichnet weiterhin Daten auf. Damit will die Menschheit nicht nur Jupiters Wetter verstehen, sondern auch das, was unter Jupiters dicken Wolken liegt.

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