Jupiters magnetfält har förändrats sedan 1970-talet, och fysiker har bevisat det.
Det är inte exakt en överraskning. Jordens magnetfält, det enda planetfältet för vilket vi har goda pågående mätningar, förändras hela tiden. Men den nya informationen är viktig, eftersom dessa små förändringar avslöjar dolda detaljer om en planets interna "dynamo", systemet som producerar sitt magnetfält.
I ett papper som publicerades 20 maj i tidskriften Nature Astronomy tittade ett forskargrupp på magnetfältdata från fyra tidigare uppdrag till Jupiter (Pioneer 10, som nådde Jupiter 1973; Pioneer 11, som nådde Jupiter 1974; Voyager 1, som nådde Jupiter 1979 och Ulysses, som nådde Jupiter 1992).
De jämförde dessa data med en karta över planetens magnetfält producerat av rymdskeppet Juno, som genomförde den senaste och mest grundliga sonden av jätteplaneten. År 2016 kretsade Juno mycket nära Jupiter och passerade från pol till pol och samlade detaljerade gravitations- och magnetfältdata. Det gjorde det möjligt för forskare att utveckla en grundlig modell av planetens magnetfält och några detaljerade teorier om hur den produceras.
Forskarna bakom detta dokument visade att data från de fyra äldre sonderna, även om de är mer begränsade (var och en av dem bara svängde av planeten en gång), inte passade riktigt med 2016-modellen av Jupiters magnetfält.
"Att hitta något så litet som dessa förändringar i något så enormt som Jupiters magnetfält var en utmaning," sa Kimee Moore, en Juno-forskare vid Harvard och huvudförfattare på tidningen, i ett uttalande. "Att ha en baslinje av närbildsobservationer över fyra decennier länge gav oss tillräckligt med data för att bekräfta att Jupiters magnetfält verkligen förändras över tid."
En utmaning: Forskarna var bara intresserade av förändringar av Jupiters inre magnetfält, men planeten har också magnetism från sin övre atmosfär. Laddade partiklar från vulkanutbrott på Io, Jupiters mest flyktiga måne, hamnar i den joviska magnetosfären och jonosfären (ett område med laddade partiklar i de yttre räckvidden av Jupiters atmosfär) och kan också ändra magnetfältet. Men forskarna utvecklade metoder för att subtrahera dessa effekter från deras datauppsättning, vilket lämnar dem med data som nästan helt baserats på den interna dynamo på planeten.
Så frågan var, vad fick förändringarna att hända? Vad händer i Jupiters dynamo?
Forskarna tittade på flera olika orsaker till magnetfältförändringar. Deras data matchade närmast prognoserna för en modell där vindar i planetens inre förändrar magnetfältet.
"Dessa vindar sträcker sig från planetens yta till över 1 800 mil (3 000 kilometer) djup, där planetens inre börjar förändras från gas till mycket ledande flytande metall", sägs i uttalandet.
I själva verket kan forskare inte se så långt in i Jupiter, så djupmätningarna är verkligen bästa uppskattningar, med flera osäkerheter, skrev forskarna i tidningen. Fortfarande har forskare robusta teorier för att förklara hur vindarna beter sig.
"De tros skjuva magnetfälten, sträcker dem och bär dem runt planeten", säger uttalandet.
De flesta av dessa vinddrivna förändringar verkar vara koncentrerade i Jupiters stora blå fläck, ett område med intensiv magnetisk energi nära Jupiters ekvator. (Detta är inte samma sak som den stora röda fläcken.) De nordliga och södra delarna av den blå fläcken förflyttas österut på Jupiter, och den centrala tredjedelen flyttar västerut, vilket orsakar förändringar i planetens magnetfält.
"Det är otroligt att en smal magnetisk hot spot, Great Blue Spot, skulle kunna vara ansvarig för nästan hela Jupiters sekulära variation, men siffrorna utmärker det," sade Moore i uttalandet. "Med denna nya förståelse av magnetfält kommer vi under framtida vetenskapspass att börja skapa en planetomfattande karta över Jupiters variation. Det kan också ha applikationer för forskare som studerar jordens magnetfält, som fortfarande innehåller många mysterier som ska lösas."
