Jupitersonde Juno – Jupiters Geheimnisse im Fokus

Die NASA-Raumsonde Juno wurde im August 2011 gestartet, um den Riesenplaneten Jupiter aus einer einzigartigen Perspektive zu untersuchen. Ihren Zielorbit erreichte sie im Juli 2016, nachdem sie eine fünfjährige Reise durch das innere und äußere Sonnensystem zurückgelegt hatte. Die Mission ist darauf ausgelegt, Jupiters Ursprünge, seine Entwicklung und seine innere Struktur zu entschlüsseln, indem sie tiefer blickt als alle vorherigen Sonden. Der Name „Juno“ leitet sich von der römischen Mythologie ab, in der die Göttin Juno die einzige war, die durch die Wolken Jupiters (des Gottes) hindurchsehen konnte. Eine Besonderheit ist der extrem polare Orbit der Sonde, der sie wiederholt nah über die Pole Jupiters führt. Dieser Orbit vermeidet die gefährlichsten, intensiv strahlenden Gürtel des Planeten und ermöglicht gleichzeitig einzigartige Messungen des gesamten Globus. Die Sonde ist ein technisches Meisterstück, da sie die am weitesten von der Sonne entfernte Raumsonde ist, die primär mit Solarenergie betrieben wird.

Ein primäres Ziel der Mission ist die detaillierte Erforschung von Jupiters Magnetfeld, das stärkste aller Planeten in unserem Sonnensystem. Mit speziellen Instrumenten zur Messung von Magnetismus und dem Schwerefeld soll Juno die tiefen Schichten des Planeten durchleuchten, wo das Magnetfeld erzeugt wird. Die bisherigen Messungen haben gezeigt, dass Jupiters Magnetfeld deutlich stärker und ungleichmäßiger ist als alle Modelle vor der Ankunft Junos vorhersagten. Es ist insbesondere im Nordpolbereich konzentriert und erstreckt sich nicht symmetrisch über den Planeten, was auf eine asymmetrische Erzeugung hindeutet. Diese ungleichmäßige Verteilung legt nahe, dass das Feld durch Konvektionsbewegungen in einer Schicht aus flüssigem metallischem Wasserstoff entsteht. Diese Schicht befindet sich tiefer im Inneren, als es die vorherigen Annahmen erlaubten. Des Weiteren untersucht Juno die gewaltigen Aurorae (Polarlichter) Jupiters, die durch die Wechselwirkung des Magnetfelds mit geladenen Teilchen entstehen. Die Sonde hat die komplexen Prozesse, welche diese intensivsten Polarlichter im Sonnensystem antreiben, detailliert kartiert und ihre Entstehung in der oberen Atmosphäre verfolgt. Die Messungen des Schwerefelds von Juno liefern überdies entscheidende Daten. Diese werden genutzt, um festzustellen, ob Jupiter einen festen, kompakten Kern besitzt oder ob das Material bis ins Zentrum fließend vermischt ist. Die Ergebnisse deuten derzeit eher auf einen „unscharfen“ oder teilweise aufgelösten Kern hin, was unser Verständnis der Planetenentstehung grundsätzlich herausfordert.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der dynamischen und turbulenten Atmosphäre Jupiters. Juno versucht, die tiefere Zirkulationsstruktur der charakteristischen Bänder und Zonen in der Atmosphäre zu ergründen. Die Mission hat festgestellt, dass die Jetstreams, also die Winde, die die Bänder erzeugen, überraschend tief reichen – bis zu 3.000 km unter die sichtbaren Wolkenspitzen. Dies ist ein viel größerer Bereich, als die atmosphärischen Winde auf der Erde oder anderen Gasriesen umfassen. Unerwartet war auch die Entdeckung riesiger, stabiler zyklonischer Stürme an den Jupiterpolen. Am Nordpol sind diese Wirbel in einer fast perfekten, geometrischen Anordnung von acht Zyklonen um einen zentralen Sturm platziert. Am Südpol wurden ähnliche, aber anders geformte, polygonale Anordnungen beobachtet, die sich über Jahre hinweg halten, was auf eine tiefere, unbekannte Struktur hindeutet. Zudem misst Juno die Menge an Wasser und Ammoniak in den tieferen Atmosphärenschichten. Der genaue Gehalt dieser flüchtigen Elemente ist fundamental, um die Theorien zur Entstehung Jupiters und seiner Wanderung im frühen Sonnensystem zu bestätigen. Die ersten Ergebnisse zur Wasserhäufigkeit in den Äquatorregionen sind höher als erwartet, doch insgesamt ist die Verteilung dieser Moleküle keineswegs gleichmäßig. Die Ammoniak-Daten zeigen ebenfalls eine überraschend ungleichmäßige Konzentration, was die Existenz von tief reichenden „Ammoniak-Flüssen“ nahelegt. Selbst der ikonische Große Rote Fleck wurde im Rahmen der Mission aus nächster Nähe überflogen und untersucht. Juno konnte zeigen, dass dieser riesige, langlebige Sturm tiefe Wurzeln besitzt, die bis zu 500 km unter die sichtbaren Wolken reichen. Ursprünglich sollte die Mission im Jahr 2021 enden, doch aufgrund ihres herausragenden Erfolgs wurde sie bis September 2025 verlängert, um die Datenbasis weiter zu vertiefen. Die Sonde liefert somit weiterhin bahnbrechende Daten über den größten Planeten unseres Sonnensystems. Juno hat unser wissenschaftliches Verständnis von Gasriesen und der Entstehung von Planeten im Allgemeinen fundamental revolutioniert.

Die wichtigsten Daten und Missionsfakten zur NASA-Raumsonde Juno im Überblick

Juno Mission: Technische- und Flugdaten

Wissenschaftliche Instrumente

Juno ist mit neun wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet, um Jupiter von innen nach außen zu untersuchen:

Die Mission der Juno-Sonde hat seit ihrer Ankunft im Juli 2016 eine Fülle bahnbrechender Ergebnisse über Jupiter geliefert. Hier sind die wichtigsten Erkenntnisse der Juno-Mission, unterteilt nach den untersuchten Bereichen.

1. Innere Struktur und Magnetfeld

2. Atmosphäre und Wetterphänomene