Jak powstają kosmiczne zdjęcia z Jowiszem w roli głównej?

Jowisz to największa planeta Układu Słonecznego, którą możemy obejrzeć sobie z Ziemi z każdej strony. Jest 318 razy większy od naszej planety i porusza się w bardzo korzystny sposób. Ulokował się na pozycji bardziej zdystansowanej od Słońca i podróż po orbicie zajmuje mu około 12 ziemskich lat. Nasza planeta goni go więc bez trudu i raz na 13 miesięcy widzimy go w opozycji względem Słońca. Jest wtedy wyjątkowo dobrze oświetlony, a jego tarcza najjaśniejsza.

Obserwując Jowisza z Ziemi trudno też się nudzić. Gazowemu olbrzymowi względnie często zdarza się być bohaterem koniunkcji planet, a jego umiejętności wirowania czynią go liderem prędkości w Układzie Słonecznym. Pełen obrót wokół własnej osi zajmuje mu niespełna 10 godzin. Dla Ziemian oznacza to, że poznanie każdej strony Jowisza nie wymaga dużej cierpliwości. 

Każda zmiana technologiczna w astronomii regularnie udowadnia, że dostępny dla publiczności Jowisz wcale nie jest taki, jaki nam się wydaje. Poważnie przekonał się o tym Galileusz, który jako pierwszy przyjrzał się gazowemu olbrzymowi przy pomocy teleskopu. Nie miał on jednak szans zobaczyć go w ten sposób:

Na Ziemi Jowisz jest zawsze w pełni. Ujęcia prezentujące całe jego obszary biegunowych oraz sierp Jowisza widujemy tylko na obrazach dostarczanych przez sondy i teleskopy kosmiczne.

Uroda nie jest jednak powodem, dla którego Jowisz ma szczególnie opasły album kosmicznych zdjęć. Przede wszystkim jest on interesujący jako bardzo istotna planeta Układu Słonecznego. W swojej wędrówce wokół Słońca ciągnie za sobą aż 79 księżyców, ale także kontroluje trasy planet układu. Orbity większości z nich, w tym Ziemi, utrzymywane są bliżej płaszczyzny orbity Jowisza, niż równika słonecznego. Do dokładniejszej eksploracji gazowego olbrzyma skłaniają także niepokojące braki w naszej wiedzy i liczne hipotezy, które na temat Jowisza snują naukowcy. 

Na przykład jeszcze 50 lat temu Jowisz był całkiem prawdopodobnym miejscem występowania życia. Nadzieje naukowców rozwiały jednak obserwacje, których dokonały wysyłane w jego okolice sondy. Misje Voyager udowodniły, że gazowy olbrzym dysponuje zbyt małą ilością wody, a kolejne sondy, przede wszystkim Juno, przyczyniły się do ugruntowania hipotezy o niekorzystnej dla rozwoju życia budowie planety.

Najnowsze wyniki obserwacji atmosfery Jowisza pozwalają przypuszczać, że dolne jej partie są bardzo rozgrzane i panuje w nich ogromne ciśnienie. Takie warunki wykluczają formowanie się skał i basenów oceanicznych. Na Jowiszu nie ma więc miejsca dla organizmów, które potrzebują wody, tlenu, a nawet tych, które preferują amoniak. Nie oznacza to, że poszukiwania życia na Jowiszu nie miały sensu. Weryfikacja negatywna zawsze jest wartościowa, a w tym przypadku eksploracje wyznaczyły nowe kierunki badań i zlokalizowały innego kandydata na życiodajną krainę.

Obecnie obserwacja Jowisza to przede wszystkim działka sondy Juno na początku jej misji. Została ona wysłana w przestrzeń kosmiczną w 2011 i rozpoczęła obserwacje w 2016 roku. Pierwotnie miała być jowiszową pogodynką. Tworzyła mapy atmosferyczne planety, monitorowała zjawisko zórz polarnych, magnetosferę oraz pole grawitacyjne. Tym samym miała dostarczyć wyjątkowo fundamentalnych danych. Atmosfera Jowisza jest bowiem uznawana za klucz do zrozumienia ewolucji i egzegezy planety. Naukowcy wysuwają też hipotezę, że jest ona zwierciadłem Układu Słonecznego z momentu jego powstawania.

Sonda Juno zakończyła swoją misję z sukcesami i NASA odroczyła jej wyrok śmierci do 2025 roku. Do obserwacji niższych warstw atmosfery Jowisza brakuje jej narzędzi, ale instrumenty optyczne oraz lokalizacja Juno nadal mogą dostarczyć ciekawych danych. Dlatego wyznaczono jej nowy cel, a mianowicie obserwacja trzech księżyców gaileuszowych: Ganimedesa, Io oraz Europy.

Ganimedes oraz Io to wulkaniczne światy, które dostarczają w przestrzeń kosmiczną popiołów oraz magmy. Pobudza je do tego bliskość potężnej planety, a częstotliwość ich zjawisk wulkanicznych może wnieść coś nowego do naszej wiedzy o Jowiszu. Najwięcej emocji dostarcza jednak Europa. Księżyc ten jest skuty lodem, pod którego powierzchnią, zaobserwowano ogromny ocean. To czyni go dobrym kandydatem na życiodajną krainę w Układzie Słonecznym. Jego obrazy są szczególnie oczekiwane, ponieważ posłużą jako rozpoznanie terenu dla szykującej się do startu międzynarodowej Europa Jupiter Mission.

Już podczas pierwszych etapów misji Juno NASA opublikowała wykonywane przez sondę zdjęcia w formie surowych mozajek i pojedynczych ujęć. Pobrać je i stworzyć na ich podstawie widokówkę Jowisza lub jego okolic może każdy Internauta. Te szczególnie ciekawe Agencja umieszcza w przeznaczonej do tego celu galerii, którą w tym roku szczególnie warto śledzić. Trafimy tam obecnie na istne perełki:

W kwietniu Juno udało się zarejestrować księżyc Io i to z odległości niewiele ponad 100 000 km.

Obrazy Io nie mają jeszcze dużej ilości udanych przeróbek, ale należy się ich spodziewać. Ostatnim obiektywem, który miał podobną okazję do uwiecznienia tego księżyca była sonda New Horizons, która w 2007 roku podążała w stronę Plutona.

Zdjęć potencjalnie opanowanego przez kosmitów księżyca Europa możemy spodziewać się już we wrześniu.

W mijającym tygodniu mogliśmy trafić na doniesienia prasowe wieszczące użycie JWST do obserwacji Jowisza. Zgodnie z nimi NASA chce wykorzystać niezwykle czuły instrument optyczny teleskopu wszędzie tam, gdzie JunoCAM okazała się niewystarczająca. Jest to stek bzdur, a jak potężny, obrazuje poniższa infografika:

'Porównanie zasięgów teleskopów kosmicznych Webba i Hubble'a 

Teleskop Webba ma tak ogromny zasięg, że kierowanie jego pierwszych obserwacji na jakąkolwiek planetę Układu Słonecznego oznaczałoby fiasko całej jego misji. Dostarczanie przez niego zdjęć Jowisza prawdopodobnie przyczyniłoby się do lepszego poznania planety, ale JWST kosztował 10 miliardów dolarów, czyli dziesięciokrotność budżetu przeznaczonego na sondę Juno. Za te pieniądze korygowanie jej obserwacji w pierwszym roku misji teleskopu to ogromna rozrzutność.

Prawdopodobnie dlatego nie istnieją doniesienia NASA uwzględniające Jowisza w terminarzu obserwacyjnym JWST. Jako pierwsza z planet na jego celownik trafi gazowy olbrzym, ale taki, którego nikt jeszcze nie widział. HD 80606 b zlokalizowany jest 217 lat świetlnych od Ziemi i został dostrzeżony w 2001 roku na podstawie emitowanego promieniowania. Od Jowisza jest większy i kilkukrotnie cięższy, a jako egzoplaneta krąży wokół innej gwiazdy, niż Słońce.

Do tego momentu musimy jednak poczekać co najmniej kilka tygodni. Obecnie obsługa naziemna teleskopu poinformowała o wychłodzeniu MIRI (instrumentu optycznego MidInfraRed). Jego temperatura osiągnęła pożądane – 266 stopni Celsjusza, a to pozwala już myśleć o rozpoczęciu eksploracji.

JWST jest więc w ostatniej fazie kalibracji. Skierowanie go na tym etapie na Jowisza jest możliwe, ale NASA może nawet nie udostępnić takich ujęć. Jeśli to zrobi, to tylko i wyłącznie ze względu na obrazowanie stanu teleskopu, a nie planety.

Żródła: NASA, Geekweek