태양계 이야기 1056 - 주노가 밝힌 목성 표면 3000km 밑 구름의 비밀

(NASA’s Juno captured this view of Jupiter during the mission’s 54th close flyby of the giant planet on Sept. 7. The image was made with raw data from the JunoCam instrument that was processed to enhance details in cloud features and colors. Credit: Image data: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS Image processing by Tanya Oleksuik CC BY NC SA 3.0)

(This illustration depicts findings that Jupiter’s atmospheric winds penetrate the planet in a cylindrical manner and parallel to its spin axis. The most dominant jet recorded by NASA’s Juno is shown in the cutout: The jet is at 21 degrees north latitude at cloud level, but 1,800 miles (3,000 kilometers) below that, it’s at 13 degrees north latitude. Credit: NASA/JPL-Caltech/SSI/SWRI/MSSS/ASI/ INAF/JIRAM/Björn Jónsson CC BY 3.0)

나사의 주노 탐사선이 중력 데이터를 통해 표면에서 3000km 아래 대기의 움직임을 알아냈습니다. 목성은 태양계에서 가장 큰 행성이지만, 반대로 자전 주기는 가장 짧아 하루 10시간도 되지 않습니다.

따라서 구름과 바람에 매우 빠르게 움직이고 있습니다. 하지만 두꺼운 구름층 아래 기체의 움직임을 파악하기는 어려웠습니다.

나사의 과학자들은 주노 탐서선이 목성을 시속 20.9만 km의 상대 속도로 지나치는 순간 미세한 속도의 변화를 딥 스페이스 네트워크로 측정해 초당 0.01mm의 속도 차이도 알아낼 수 있습니다.

이 방법은 사실 갈릴레오나 보이저 호에서도 사용했지만, 지금까지 55회 목성에 근접한 주노 탐사선이 가장 정확한 정보를 제공할 수 있습니다. 나사 JPL의 주노 미션 과학자인 라이언 파크 (Ryan Park)에 따르면 주노는 이전보다 4배나 상세한 데이터를 제공했습니다.

이 데이터를 분석한 연구팀은 목성의 대기가 누워 있는 실린더 형태로 아래로 내려가 있다는 사실을 알아냈습니다. 예를 들어 목성의 북위 21도에는 구름 기둥 아래를 내려가면 3000km 아래에선 13도 밖에 되지 않습니다. 목성의 구름이 아래로 상부와 하부가 이어질 것 같지만 사실은 그렇지 않은 것입니다.

목성은 기체 행성일 뿐 아니라 자전 속도가 빨라 대기 내부의 구조가 지구 대기처럼 간단하지 않다는 점을 시사하는 결과입니다. 내부로 들어가면 겉보기와 많이 다를 수 있다는 점은 생각했어도 이런 식으로 되어 있다는 것은 정말 생각 밖의 일인 것 같습니다.

참고

https://phys.org/news/2023-11-juno-mission-jupiter-penetrate-cylindrical.html

Y. Kaspi et al, Observational evidence for cylindrically oriented zonal flows on Jupiter, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-02077-8

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