Die historische Vermessung Jupiters

Seit fast fünf Jahrzehnten basieren die wissenschaftlichen Annahmen über die Größe und Form des Jupiter auf den Messdaten der NASA-Sonden Voyager und Pioneer aus den 1970er Jahren. Diese Daten, bekannt als L81-Referenzwerte, gaben den äquatorialen Radius mit 71.492 Kilometern und den polaren Radius mit 66.854 Kilometern an. Diese Werte wurden als Standard in Lehrbüchern und Modellen verwendet, obwohl sie eine Messunsicherheit von über vier Kilometern aufwiesen. Die Methode der Radio-Okkultation, bei der Radiosignale der Sonden durch die Jupiteratmosphäre analysiert wurden, lieferte damals die Grundlage für diese Messungen.

Die Juno-Mission und ihre innovativen Messverfahren

Die 2011 gestartete NASA-Raumsonde Juno hat seit ihrer Ankunft im Jupiterorbit im Jahr 2016 eine Fülle neuer Daten gesammelt. Ein zentrales Element dieser Mission sind die Radio-Okkultationsmessungen, die nun mit einer bisher unerreichten Präzision durchgeführt wurden. Im Gegensatz zu den früheren Messungen berücksichtigten die Forscher um Eli Galanti vom Weizmann Institute of Science auch den Einfluss der Sturmbänder in Jupiters Atmosphäre. Diese dynamischen Strukturen hatten in den alten Messungen zu Ungenauigkeiten geführt. Durch 26 Okkultationsmessungen konnte die Messunsicherheit auf nur 0,4 Kilometer reduziert werden.

Korrigierte Werte und ihre wissenschaftlichen Implikationen

Die neuen Daten zeigen, dass der mittlere Radius Jupiters 69.886 Kilometer beträgt – 25 Kilometer weniger als bisher angenommen. Zudem ist die Abplattung des Planeten, also die Differenz zwischen Äquator- und Polradius, stärker ausgeprägt als in den L81-Referenzwerten angegeben. Diese Korrekturen sind von großer Bedeutung, da Jupiters Radius oft als Kalibrierungsstandard für Modelle großer Exoplaneten dient. Die aktualisierten Werte erfordern eine Anpassung der Lehrbücher und bieten neue Einblicke in die innere Struktur des Gasriesen.

Auswirkungen auf Modelle des Jupiterinneren

Die alten Referenzwerte hatten in Modellen des Jupiterinneren zu Diskrepanzen geführt. Insbesondere die Annahmen über den Anteil schwerer Elemente in der Atmosphäre und die Temperaturverteilung passten nicht immer zu den beobachteten Daten. Mit den neuen, präziseren Radiuswerten lassen sich diese Modelle nun besser an die Realität anpassen. Die Forscher gehen davon aus, dass Jupiter eine metallreichere und kühlere Atmosphäre besitzt als bisher angenommen. Diese Erkenntnisse tragen dazu bei, die Dynamik und Zusammensetzung von Gasplaneten besser zu verstehen.

Bedeutung für die Exoplanetenforschung

Jupiters korrigierte Maße haben auch weitreichende Konsequenzen für die Erforschung von Exoplaneten. Viele Modelle zur Charakterisierung großer Gasplaneten außerhalb unseres Sonnensystems basieren auf den alten Jupiter-Daten. Die neuen, präziseren Werte ermöglichen es Wissenschaftlern, diese Modelle zu verfeinern und die Eigenschaften von Exoplaneten genauer zu bestimmen. Dies ist ein wichtiger Schritt, um die Vielfalt und Entwicklung von Planetensystemen im Universum besser zu verstehen.