När Juno rymdfarkoster anlände till Jupiter i juli 2016, det kom snabbt igång. Bland mångfalden av fantastiska bilder av planeten fanns våra första bilder någonsin av Jupiters poler. Och vad vi såg där var en enorm överraskning: geometriska arrangemang av cykloner i ihållande mönster.
Jupiters polarområden har alltid varit ett mysterium för jordbundna observatörer. Planeten lutar inte mycket, vilket innebär att polerna alltid är lockande utom synhåll. Andra rymdskepp som besöker Jupiter har fokuserat på ekvatorialområdena, men Junos cirkumpolära bana ger oss bra närbilder av Jupiters poler.
'De är utomordentligt stabila arrangemang av sådana kaotiska element. Vi hade aldrig sett något liknande.' – Morgan O'Neill, University of Chicago
Juno har en helhet svit av instrument designad för att låsa upp några av mysterierna kring Jupiter, inklusive en infraröd kamera och en kamera för synligt ljus. Polarområdena är ett särskilt fokus för uppdraget, och astronomer såg fram emot deras första syn på Jupiters dolda poler. De blev inte besvikna när de fick dem.
Var och en av Jupiters poler är en geometrisk samling av stora cykloner arrangerade i ihållande, polygonala mönster. På nordpolen är åtta stormar ordnade runt en enda polär cyklon. I söder är en storm omringad av fem andra.
Jupiters nordpol är ett arrangemang av 8 cykloner runt en central cyklon. Bild: NASA/SWRI/JPL/ASI/INAF/IAPS
Detta var en häpnadsväckande upptäckt och ledde snabbt till frågor kring varför och hur dessa stormarrangemang. Jupiters atmosfär domineras av stormaktivitet, inklusive de välkända horisontella stormbanden i ekvatorialregionerna, och de berömda Stor röd fläck . Men dessa nästan konstfulla arrangemang av polära stormar var något annat.
Det ihållande arrangemanget av stormarna är ett pussel. Vår nuvarande förståelse säger oss att stormarna borde driva runt och smälta samman, men dessa stormar gör ingetdera. De bara vänder på plats.
TILL nytt papper publicerad i Nature tittar djupare på dessa märkliga arrangemang av stormar. Uppsatsen är av forskare från en internationell grupp av institutioner inklusive University of Chicago. Det är en av fyra tidningar tillägnad nya observationer från rymdfarkosten Juno.
En av tidningens medförfattare är Morgan O'Neill, en postdoktor vid University of Chicago. När hon anmärkte på stormarna hade hon detta att säga: 'De är utomordentligt stabila arrangemang av sådana kaotiska element. Vi hade aldrig sett något liknande.'
Den här bilden från Junos JunoCam fångade sydpolen endast i synligt ljus. Det är ett pussel varför nord- och sydpolen är så lika, men ändå har olika antal cykloner. Bild: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles
Det märkliga geometriska arrangemanget av Jupiters polära stormar påminde O'Neill om något från biblioteket av konstiga fysiska fenomen som endast observerats under laboratorieförhållanden. Redan på 90-talet hade forskare använt elektroner för att simulera en friktionsfri, turbulent 2D-vätska när den svalnar. Under dessa förhållanden observerade de liknande beteende. Istället för att smälta samman som förväntat, klumpade små virvlar ihop och bildade jämnt fördelade arrayer runt ett centrum. De kallade dessa arrayer 'virvelkristaller.'
Detta kan hjälpa till att förklara vad som händer vid Jupiters poler, men det är för tidigt att vara säker. 'Nästa steg är: Kan du skapa en modell som bygger en virtuell planet och förutsäger dessa flöden?' sa O'Neill. Det blir nästa steg för att förstå fenomenet.
Kanske är det inte förvånande att dessa känsliga stormar vid polerna är så ihållande. Trots allt har den stora röda fläcken på Jupiter varit synlig i över 200 år. Kanske är Jupiter bara enorm och stabil.
Men polarcyklonerna kräver fortfarande en förklaring. Och vad den förklaringen än är, kommer att förstå vad som händer på Jupiter hjälpa oss att förstå andra planeter bättre.