Om du någon gång sett ett norrsken dansa över himlen vet du hur magiskt det kan vara. Men det bleknar i jämförelse med vad som sker över Jupiters poler. Där lyser ett polarsken så kraftfullt att det är hundratals gånger starkare än jordens. Med hjälp av James Webb-teleskopet har forskare nu kunnat studera det närmre.
Ljusfenomenet uppstår när laddade partiklar från rymden kolliderar med gaserna i planetens övre atmosfär. På jorden kommer dessa partiklar från solen, den så kallade solvinden. På Jupiter förstärks effekten av en speciell källa: månen Io. Denna vulkaniska måne sprutar ut stora mängder partiklar som sugs in i Jupiters magnetfält och skapar ett väldigt kraftigt norrsken.
På juldagen 2023 riktades James Webb-teleskopets känsliga infraröda instrument mot Jupiter. Forskningsteamet, lett av Jonathan Nichols vid University of Leicester, förväntade sig långsamma variationer i ljusstyrkan. I stället fick de se något helt annat, ett intensivt flöde av ljus som fladdrade och pulserade i snabb takt.
Särskilt intressant var de förändringar man såg i trihydrogenkationen, H₃⁺, en jon som bildas i samband med norrskenet. Tidigare har man trott att dess ljusutsläpp var relativt stabilt men Webb visade att det kunde variera enormt snabbt. Det ger nya ledtrådar till hur Jupiters atmosfär värms upp och kyls ned.
Webb och Hubble visar olika bilder av Jupiter
För att få en mer komplett bild samarbetade forskarna med Hubble-teleskopet, som samtidigt tog bilder i ultraviolett ljus. Men resultaten ställde till det: de ljusaste områdena som Webb registrerade syntes inte alls i Hubbles bilder.
Det borde inte vara möjligt. För att förklara det ljus Webb såg, behövs enorma mängder mycket lågenergiska partiklar som träffar atmosfären – något forskarvärlden hittills trott varit uteslutet.
"Det här förbryllar oss. Vi vet ännu inte hur det kan ske," säger Jonathan Nichols.
"Det ljus Webb fångade har ingen motsvarighet i Hubbles data, vilket betyder att något okänt påverkar Jupiters atmosfär."
Nya frågor, nya möjligheter
Forskarna planerar nu att koppla samman resultaten från Webb och Hubble med mätningar från NASA:s Juno-sond, som kretsar runt Jupiter. Tillsammans hoppas de kunna förstå hur magnetfält, partiklar och atmosfär hänger ihop i detta storslagna ljusfenomen.
Men det handlar inte bara om Jupiter. Det vi lär oss här kan användas för att förstå magnetfält och polarsken även på andra planeter, både i vårt solsystem och i avlägsna världar runt andra stjärnor.
Upptäckterna ger ny kunskap om hur planeter påverkas av sina magnetfält och atmosfärer. De kan också bidra till framtida forskning om liknande fenomen på andra himlakroppar.
