Observations of the flow on Jupiter exists essentially only for the cloud-level, which is dominated by strong east-west jet-streams. These have been suggested to result from dynamics in a superficial thin weather-layer, or alternatively be a manifestation of deep interior cylindrical flows. However, it is possible that the observed winds are indeed superficial, yet there exists deep flow that is completely decoupled from it. To date, all models linking the wind, via the induced density anomalies, to the gravity field, to be measured by Juno, consider only flow that is a projection of the observed could-level wind. Here we explore the possibility of complex wind dynamics that include both the shallow weather-layer wind, and a deep flow that is decoupled from the flow above it. The upper flow is based on the observed cloud-level flow and is set to decay with depth. The deep flow is constructed to produce cylindrical structures with variable width and magnitude, thus allowing for a wide range of possible scenarios for the unknown deep flow. The combined flow is then related to the density anomalies and gravitational moments via a dynamical model. An adjoint inverse model is used for optimizing the parameters controlling the setup of the deep and surface-bound flows, so that these flows can be reconstructed given a gravity field. We show that the model can be used for examination of various scenarios, including cases in which the deep flow is dominating over the surface wind. We discuss extensively the uncertainties associated with the model solution. The flexibility of the adjoint method allows for a wide range of dynamical setups, so that when new observations and physical understanding will arise, these constraints could be easily implemented and used to better decipher Jupiter flow dynamics.
Meridional variations of C$_2$H$_2$ in Jupiter's stratosphere from Juno UVS observations
朱诺号上的紫外线观测仪记录了从木星反射的远紫外线。这些光谱对高层大气中化学物种的丰度和平流层霾层的分布很敏感。我们结合从第一个30 perijoves的任务,以研究乙炔(C $_2$ H $_2$)在木星平流层的纬向分布的意见。我们发现C $_2$ H $_2$的丰度向两极减少2-4倍,与以前的中红外光谱分析一致。这一结果是从日照率预期的:在赤道附近,紫外线太阳通量较高,允许CH $_4$的紫外线光解产生更多的C $_2$ H $_2$。丰度向两极的减少表明,水平混合率不够快,均匀的纬度分布。
Vertical Structure and Color of Jovian Latitudinal Cloud Bands during the Juno Era
木星大气层中的着色剂的身份以及木星最上层云层的确切结构还有待最终了解。木星对流层云的Crème Brélée模型最初由Baines et al.(2014)提出,并由Sromovsky et al.(2017)和Baines et al.(2019)扩展,假设Carlson et al.(2016)测量的生色团是木星对流层中的单一着色剂。在这项工作中,我们使用朱诺号航天器在2017年3月的5次$^{\mathrm{th}}$近木星通过期间测量的光谱来测试木星最上层云层的Crème Brélée模型的有效性。这些数据是作为国际地面观测活动的一部分获得的,以支持朱诺号任务,使用NMSU声光成像相机(NAIC)在3.5米望远镜在阿帕奇点天文台在太阳黑子,新墨西哥州。我们发现,Crème Brélée模型云层分层方案可以用Carlson等人(2016)的发色团和对其假想折射率光谱的修改来重现木星的可见光谱。虽然Crème Brélée模型为木星云带区域(如北赤道带和赤道带)提供了合理的结果,但我们发现,对于独特的天气事件(如我们的测量捕获的2016-2017年南赤道带爆发),这不是一个安全的假设。
在过去的几十年里,人们对提高航天器导航和轨迹数据的准确性越来越感兴趣。在这个计划的过程中,我们发现了一些异常现象,这些异常现象原则上不能用最精确的轨道模型来解释,包括经典动力学和广义相对论的所有已知效应。特别令人感兴趣的是,由于其令人费解的性质,目前缺乏任何公认的解释,在过去20年中,一些航天器飞越地球时发现了飞越异常。这种异常表现为不可能在单个轨道内匹配相遇前和相遇后的多普勒跟踪和测距数据,但相反,需要在渐近速度中存在几mm $/$ s的差异来进行拟合。然而,没有进行专门的飞行任务来阐明这一现象的起源,目的是修改我们对重力的理解,或通过揭示传统起源来提高航天器多普勒跟踪的准确性。随着朱诺号任务抵达木星和目前正在进行的近距离飞越这颗行星的机会,我们已经开发了一个适合近心点时间窗口的轨道模型。该模型表明,在这种情况下也存在几毫米$/$ s $^2$的异常加速度。被忽视的常规或可能的非常规解释的机会进行了讨论。
Spatial variability of CH4 and C2H2 absorptions in Jupiter's auroral regions from Juno-UVS observations
University of Liège(列日大学);Aix-Marseille Université(艾克斯-马赛大学);National Institute for Astrophysics (INAF-IAPS)(意大利国家天体物理研究所);Southwest Research Institute(西南研究院)
Enhanced C$_2$H$_2$ absorption within Jupiter's southern auroral oval from Juno UVS observations
朱诺号航天器上的紫外线分光仪反射的太阳光观测被用来研究木星南极乙炔(C $_2$ H $_2$)的分布。我们发现,C $_2$ H $_2$吸收特征的形状在整个极地地区变化显著,这可以用来推断C $_2$ H $_2$丰度的空间变异性。有一个局部区域的增强C $_2$ H $_2$的吸收,这与木星的南极极光的位置相吻合; C $_2$ H $_2$丰度极向极光椭圆是一个因素3高于相邻的静止,非极光极光。这是建立在以前的红外研究,发现增强的C $_2$ H $_2$丰富的北部极光椭圆。这表明木星的高层大气化学受到带电极光粒子流入的强烈影响,并表明有必要开发木星极地区域的离子中性光化学模型。
Juno Microwave Radiometer Observations Reveal A Warmer Polar Atmosphere on Jupiter
University of Michigan(密歇根大学);University of Leicester(莱斯特大学);Weizmann Institute of Science(魏茨曼科学研究所);Université Côte d’Azur(蔚蓝海岸大学);University of Houston(休斯顿大学);Aeolis Research(埃俄利斯研究公司);INAF-Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali(意大利国家天体物理研究所空间天体物理学与行星科学研究所);Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology(加州理工学院喷气推进实验室)
Cloud and ammonia vertical profiles in the equatorial atmosphere of Jupiter determined from visible to near-IR observations made by VLT/MUSE, Cassini/VIMS, IRTF/SpeX and Juno/JIRAM
University of Oxford(牛津大学);Universidad del País Vasco UPV/EHU(巴斯克大学);Istituto Nazionale di Astrofisica(意大利国家天体物理研究所)
Structure of Jupiter's High-Latitude Storms: Folded Filamentary Regions Revealed by Juno
University of Leicester(莱斯特大学);California Institute of Technology(加州理工学院);Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology(加州理工学院喷气推进实验室);British Astronomical Association(英国天文学会);Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, Istituto Nazionale di Astrofisica(国家天体物理研究所空间天体物理学和行星科学研究所);Michigan Technical University(密歇根理工大学);Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校空间科学实验室);University of Michigan(密歇根大学);Universitié Côte d’Azur(蔚蓝海岸大学)
The precipitation of protons and electrons in Jupiter's auroral regions: a statistical comparison based on Juno/JEDI data
Aix-Marseille Université(艾克斯-马赛大学);CNES(法国国家空间研究中心);Institut Origines(起源研究所);LAM(宇宙学与天体物理学实验室);Laboratory of Atmospheric and Planetary Physics, STAR Institute, University of Liège(列日大学STAR研究所大气与行星物理实验室);Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP)(天体物理学与行星学研究所在);CNES-CNRS-Université de Toulouse(图卢兹大学CNES-CNRS联合机构);Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE-SUPAERO)(高等航空航天学院);NASA Langley Research Center(美国国家航空航天局兰利研究中心);Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory(约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室);Northumbria University(诺森比亚大学);Weihai Institute for Interdisciplinary Research, Shandong University(山东大学威海跨学科研究院)
Revealing the Spatial Distribution of Dust and Plasma Solitary Waves in Jupiter's Innermost Magnetosphere Using Juno Waves Observations
UCLA Department of Earth, Planetary, and Space Sciences(加州大学洛杉矶分校地球、行星与空间科学系);UCLA SPACE Institute(加州大学洛杉矶分校SPACE研究所);University of Iowa, Department of Physics and Astronomy(爱荷华大学物理与天文学系);Princeton University, Department of Astrophysical Sciences(普林斯顿大学天体物理学系);Jet Propulsion Laboratory(喷气推进实验室);Southwest Research Institute(西南研究院)
Energy distributions of precipitating electrons in Jupiter's auroral regions from combined Juno/JADE and Juno/JEDI measurements
Aix-Marseille Université, CNRS, CNES, Institut Origines, LAM(艾克斯-马赛大学,法国国家科学研究中心,法国国家空间研究中心,起源研究所,天体物理学与行星学实验室);Laboratory of Planetary and Atmospheric Physics, STAR Institute, University of Liège(列日大学,STAR研究所,行星与大气物理实验室);Université de Toulouse, CNRS, CNES, Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie(图卢兹大学,法国国家科学研究中心,法国国家空间研究中心,天体物理学与行星学研究所以);Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE SUPAERO), Université de Toulouse(图卢兹大学,航空航天高级学院);Weihai Institute for Interdisciplinary Research, Shandong University(山东大学,威海交叉科学研究院);Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory(约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室);Space Science and Engineering Division, Southwest Research Institute(西南研究院,空间科学与工程部)