주노 캠이 발견한 목성 대기권의 소규모 파동 및 파동 유사현상에 관한 연구

 

목성 주위를 도는 주노 우주선의 첫 20개의 궤도에서, 우리는 주노 캠이 만든 이미지에서 다양한 파동 같은 특징들을 확인했다. 주노가 목성의 구름 꼭대기에 근접하는 동안 전례 없이 반복적으로 근접했기 때문에, 주노캠은 이전의 어떤 조사보다 더 많은 파동 구조를 감지했다. 대부분의 파동은 긴 파동 패킷으로 나타나며, 동서 방향으로 향하며 좁은 파장 파고들로 채워진다. 파고들 사이의 간격은 이전에 측정한 것보다 짧은 30 km까지 측정되었다. 어떤 파동은 대기 특징과 연관되어 있지만, 다른 파동들은 표면적으로 어떠한 가시적 구름 현상과 관련이 없기 때문에 가시적 구름 꼭대기 아래의 동적 힘에 의해 생성될 수 있다. 어떤 파도는 또한 수렴하는 것처럼 보이고, 다른 파도는 서로 다른 대기 수준에서 겹치는 것처럼 보인다. 또 다른 형태의 파도는 사이클론의 중심에서 바깥으로 방사되는 것처럼 보이는 일련의 전선을 가지고 있다. 이러한 파동의 대부분은 적도로부터 위도의 5° 내에서 나타나지만, 우리는 20°S에서 45°N 사이의 행성에서 중심 위도를 덮고 있는 파동을 감지했다. 파동의 대부분은 평균 지역 흐름의 진행 운동과 관련된 지역에서 나타난다. 주노는 근접하고 빠른 플라이 바이로 인해 파동 유형을 진단하기 위한 파동 형상의 속도를 측정할 수 없었다. 그러나, 파동 운동에 대한 우리 자신의 상한과 이전의 측정치와의 유추에 의해, 우리는 JunoCam이 적도 근처에서 감지한 파동이 관성 중력파라고 예상한다.

 

주노 캠은 주노 우주선의 가시적 카메라로 목성 궤도를 선회하는 수백 개의 작은 파도와 파도와 같은 특징을 감지했는데, 이는 이전에 측정한 것보다 짧은 30km 정도이다. 어떤 파도는 그 기원과 관련이 있을 수 있는 더 큰 특징 가까이에 나타나지만, 다른 파도는 구름 아래에 숨겨진 바람의 결과일 것이다. 대부분의 파도는 좁고 평행한 선으로 이루어진 긴 열차처럼 보이지만, 그 밖의 다양한 종류의 파도와 유사한 특징이 있다. 어떤 파도는 서로 모여들거나 서로 교차하며, 어떤 파도는 허리케인과 같은 폭풍으로부터 바깥으로 방사되는 것처럼 보인다. 20°S ~ 45°N의 광범위한 위도에서 파동이 발견되지만, 압도적 다수는 5°S ~ 5°N의 좁은 대역에서 발견된다. 이러한 특징의 대부분은 목성의 자전과 같은 방향으로 향하는 강한 동풍을 동반한 위도에서 발견된다. 적도에서 파도와 관련된 움직임의 부족과 이전의 우주선에 의해 측정된 더 긴 시간 동안 파도와 유사하다는 것은 그것들이 연못의 잔물결처럼 보이지만 회전하는 유체에서는 관성 중력파로 알려진 현상이라는 것을 암시한다.

 

주노 임무의 주노 캠 계기(Hansen et al., 2017)는 공개적인 노출 카메라로 생각되어 놀라운 과학적 결과를 제공했다. 여기에는 목성의 극지방에 대한 최초의 근접 조사(Orton et al., 2017)가 포함된다. 특히, 각 극지방 주변의 사이클론 항성의 별자리의 예상치 못한 존재와 성질(Adriani et al., 2018; Tabataba ➡ Vakili et al., 2020). JunoCam의 목성 구름 꼭대기 근접성은 또한 목성의 대적점과 그 환경에 대한 고해상도 디테일을 제공했다(Sánchez➡Lavega et al., 2018). 이러한 연구는 주노캠의 넓은 시야(58°)와 구름에 근접한 우주선의 근접성에 의해 가능했으며, 가장 가까운 접근(perijoves)에 가까운 3,500 km의 목표 거리를 두고 있으며, 수평 픽셀에서 3 km까지의 픽셀 간격을 산출한다.

우리는 JunoCam의 광범위한 위도에 대한 커버리지를 그것의 높은 공간 결정력과 결합하여 목성 구름의 다양한 현상에 대한 우리의 모든 이미지를 검사하기 위해 사용했다. 파장(파장 사이의 거리)이 ~300km 미만인 소규모 파장은 1979년 보이저(Hunt & Muller, 1979년)에 의해 처음 감지되었으며, 이후 갈릴레오(예: 보삭 & 잉거솔, 2002년)와 뉴호라이즌스(예: 레터 외, 2007년)에 의해 감지되었다.; Fletcher 등, 2018). 그 이후 1,200 km 이상의 스케일을 가진 더 큰 파도는 허블 우주망원경(HST)과 지상 영상촬영(Simon et al., 2018)을 사용하여 지구에서 감지되었다. 이러한 파동의 관측에 대한 요약은 표 1에 제시되어 있으며, Simon 외(2015)의 표 1과 Simon 외(2018)의 다양한 표를 포함 및 업데이트한다. 표 1에는 본 보고서에서도 고려할 산체스 외 연구진(2018)에 의해 조사된 주노 캠 파형이 포함되어 있다. 카시니 임무에 의해 파동이 감지되지 않았는데, 이는 카시니 임무가 목성에서 너무 멀리 떨어져 있어 적절한 공간 분해능을 얻을 수 없었기 때문일 수 있지만, 다른 이유가 있을 수 있다. 비록 공간적으로 제한적이긴 하지만, 몇몇 근접한 패스에도 불구하고 갈릴레오 이미지에는 사실상 아무도 보이지 않았다. 뉴 호라이즌스 파도를 도는 이 행성은 놀라운 것이었으며, 지난 4년 동안 HST와 지상 촬영에 의해 관측된 더 큰 파도와 마찬가지로 카시니도 이를 감지했을 것이다. 카시니 시대 동안, 파동이나 파동이 단순히 알려지지 않은 조건 때문에 전파되지 않았다는 것을 감지할 만큼 충분한 대조가 없었을 수도 있다.