home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT / FACTS / VGRJUP.FS < prev    next >
Text File  |  1993-06-29  |  12KB  |  205 lines

  1. FACT SHEET:      VOYAGER JUPITER SCIENCE SUMMARY
  2.  
  3.         NASA launched the two Voyager spacecraft to Jupiter,
  4. Saturn, Uranus, and Neptune in the late summer of 1977.  Voyager
  5. 1's closest approach to Jupiter occurred March 5, 1979.  Voyager
  6. 2's closest approach was July 9, 1979.
  7.         Photography of Jupiter began in January 1979, when
  8. images of the brightly banded planet already exceeded the best
  9. taken from Earth.  Voyager 1 completed its Jupiter encounter in
  10. early April, after taking almost 19,000 pictures and many other
  11. scientific measurements.  Voyager 2 picked up the baton in late
  12. April and its encounter continued into August.  They took more
  13. than 33,000 pictures of Jupiter and its five major satellites.
  14.         Although astronomers had studied Jupiter from Earth for
  15. several centuries, scientists were surprised by many of Voyager 1
  16. and 2's findings.  They now understand that important physical,
  17. geological, and atmospheric processes go on - in the planet, its
  18. satellites, and magnetosphere - that were new to observers.
  19.         Discovery of active volcanism on the satellite Io was
  20. probably the greatest surprise.  It was the first time active
  21. volcanoes had been seen on another body in the solar system.  It
  22. appears that activity on Io affects the entire Jovian system.  Io
  23. appears to be the primary source of matter that pervades the
  24. Jovian magnetosphere -- the region of space that surrounds the
  25. planet, primarily influenced by the planet's strong magnetic
  26. field.  Sulfur, oxygen, and sodium, apparently erupted by Io'svolcanoes and sputtered off the surface by impact of high-energy
  27. particles, were detected at the outer edge of the magnetosphere.
  28.         Particles of the same material are present inside Io's
  29. orbit, where they accelerate to more than 10 percent of the speed
  30. of light.  It is clear to scientists from a comparison of data
  31. from Pioneers 10 and 11 (which flew past Jupiter in late 1973 and
  32. 1974) and the Voyagers that something changed in the four and
  33. one-half years between the Pioneer and Voyager encounters.
  34.         It is not entirely clear just how far-reaching those
  35. changes are, or what brought them about.  They may be related to
  36. Ionian activity.  It is difficult to imagine, however, that at
  37. least some of Io's volcanoes were not erupting when the Pioneers
  38. flew past; it is also, the Voyager scientists say, difficult to
  39. believe the Pioneers' instruments failed to see magnetospheric
  40. concentrations of sulfur detected by both Voyager spacecraft
  41. (Voyager 1 saw greater concentrations than Voyager 2).
  42.         Here is a summary of the more important science results
  43. from the Voyager encounters with Jupiter:
  44. JUPITER'S ATMOSPHERE
  45.         Atmospheric features of broadly different sizes appear
  46. to move with uniform velocities.  That suggests that mass motion
  47. (movement of material) and not wave motion (movement of energy
  48. through a relatively stationary mass) was being observed.
  49.         Rapid brightening of features in the atmosphere was
  50. followed by spreading of cloud material.  That is probably the
  51. result of disturbances that trigger convective (upwelling and
  52.  
  53. downwelling) activity.
  54.         A pattern of east-to-west winds extends as far poleward
  55. as 60 degrees north and south, roughly similar to the pattern
  56. seen in more temperate areas where belts and zones are visible. 
  57. Previous investigations led scientists to believe the near-polar
  58. regions (above 45 degrees latitude) are dominated by convective
  59. upwelling and downwelling.  Voyager showed they apparently are
  60. not, at least up to 60 degrees latitude, and probably to 75.
  61.         Material associated with the Great Red Spot, Jupiter's
  62. most prominent atmospheric feature, moves in a counter-clockwise
  63. (anticyclonic) direction.  At the outer edge, material appears to
  64. rotate in four to six days; near the center, motions are small
  65. and nearly random in direction.
  66.         Small spots appear to interact with the Great Red Spot
  67. and with each other.
  68.         Voyager instruments observed auroral emissions, similar
  69. to Earth's northern lights, in the polar regions, in ultraviolet
  70. and visible light.  Pioneer 10 and 11 didn't see the ultraviolet
  71. emissions during their encounters.  The auroral emissions appear
  72. to be related to material from Io that spirals along magnetic
  73. field lines to fall into Jupiter's atmosphere.
  74.         Voyager also saw cloud-top lightning bolts, similar to
  75. superbolts in Earth's high atmosphere.
  76.         Atmospheric temperature at 5 to 10 millibars (1/200th
  77. to 1/100th Earth's surface atmospheric pressure) is about 160
  78. Kelvins (-170 degrees Fahrenheit).  An inversion layer -- a warmregion above a cold layer, similar to the phenomenon that traps
  79. smog in the Los Angeles Basin -- exists near the 150-millibar
  80. level.  (Pressure at Earth's surface is about 1,000 millibars.)
  81.         The Voyagers observed ionospheric temperatures that
  82. changed with altitude, reaching about 1,100 Kelvins (1,500
  83. degrees Fahrenheit).  That was also not observed by Pioneers 10
  84. and 11, and Voyager scientists believe they are witnessing large
  85. temporal or spatial changes in the ionosphere of Jupiter.
  86.         The Voyagers measured helium in the upper atmosphere;
  87. its percentage compared to hydrogen is important to understand
  88. composition and history of the atmosphere -- and the primordial
  89. cloud of which the Sun and planets formed.  Relative abundance of
  90. helium to hydrogen is about 11 percent by volume.
  91. SATELLITES AND RING
  92.         Voyager 1 identified nine currently active (erupting)
  93. volcanoes on Io, probably driven by tidal heating. Many more are
  94. suspected.  Voyager 2 observed eight of the nine; the largest
  95. shut down by the time Voyager 2 arrived at Jupiter.  Plumes from
  96. the volcanoes reach more than 300 kilometers (190 miles) above
  97. the surface.  The material was being ejected at velocities up to
  98. 1.05 kilometers a second (2,300 miles an hour).  By comparison,
  99. ejection velocities at Mount Etna, one of Earth's most explosive
  100. volcanoes, hit 50 meters a second (112 miles an hour).  Volcanism
  101. is associated with heating of Io by tidal pumping.  Europa and
  102. Ganymede, two large satellites nearby, perturb Io in its orbit
  103. and Jupiter pulls Io back again.  The pumping action causes tidal
  104.  
  105. bulging up to 100 meters (330 feet) on Io's surface, compared
  106. with typical tidal bulges on Earth of one meter (three feet).
  107.         Voyager 1 measured the temperature of a large hot spot
  108. on Io associated with a volcanic feature.  While the surrounding
  109. terrain has a temperature of about 130 Kelvins (-230 degrees
  110. Fahrenheit), the hot spot's temperature is about 290 Kelvins (60
  111. degrees Fahrenheit).  Scientists believe the hot spot may be a
  112. lava lake, although the temperature indicates the surface is not
  113. molten; it is, at least, reminiscent of lava lakes on Earth.
  114.         Europa displayed a large number of intersecting linear
  115. features in the distant, low-resolution photos from Voyager 1. 
  116. Scientists at first believed the features might be deep cracks,
  117. caused by crustal rifting or tectonic processes.  Closer, high-
  118. resolution photos by Voyager 2, however, left scientists puzzled: 
  119. The features were so lacking in topographic relief that they
  120. "might have been painted on with a felt marker," one scientist
  121. commented.  There is a possibility that Europa may be internally
  122. active due to tidal heating at a level one-tenth or less that of
  123. Io.  Models of Europa's interior show that beneath a thin crust
  124. (5 kilometers or 3 miles) of water ice, Europa may have oceans as
  125. deep as 50 kilometers (30 miles) or more.
  126.         Ganymede turned out to be the largest satellite in the
  127. solar system.  Before the Voyager encounters, astronomers thought
  128. that Saturn's satellite, Titan, was the largest.  Ground-based
  129. observations of Titan, of necessity, had included its substantial
  130. atmosphere.  Voyager measurements of Ganymede showed it is largerthan Titan.  Ganymede had two distinct terrain types --- cratered
  131. and grooved, telling scientists that Ganymede's entire, ice-rich
  132. crust has been under tension from global tectonic processes.
  133.         Callisto has an ancient, heavily cratered crust, with
  134. remnant rings of enormous impact basins.  The largest craters
  135. apparently were erased when the ice-laden crust flowed during
  136. geologic time; almost no topographic relief is apparent in ghost
  137. remnants of the impact basins, identifiable only by their light
  138. color and surrounding subdued rings of concentric ridges.
  139.         Amalthea is elliptical:  270 kilometers (170 miles) by
  140. 165 kilometers (105 miles) by 150 kilometers (95 miles). It is
  141. about 10 times larger than Mars' larger satellite, Phobos, and
  142. has 1,000 times the volume.
  143.         Voyager discovered a ring around Jupiter.  Its outer
  144. edge is 129,000 kilometers (80,000 miles) from the center of the
  145. planet, and, though the brightest portion is only about 6,000
  146. kilometers (4,000 miles) wide, ring material may extend another
  147. 50,000 kilometers (30,000 miles) downward to the top of Jupiter's
  148. atmosphere.  Evidence also suggests that diffuse ring material
  149. extends as far out as the orbit of Amalthea.  The ring is no more
  150. than 30 kilometers (20 miles) thick.  Thus Jupiter joins Saturn,
  151. Uranus, and Neptune as a ringed planet -- although each ring
  152. system is unique and distinct from the others.
  153.         Two new satellites, Adrastea and Metis, only about 40
  154. kilometers (25 miles) in diameter, orbit just outside the ring. 
  155. A third new satellite, Thebe, diameter about 80 kilometers (50
  156.  
  157. miles), was discovered between the orbits of Amalthea and Io.
  158. MAGNETOSPHERE
  159.         An electric current of 5 million amperes was detected
  160. in the flux tube that flows between Jupiter and Io, five times
  161. stronger than predicted.  Voyager did not fly through the flux
  162. tube, as planned, since the stronger current had twisted the tube
  163. 7,000 kilometers (4,300 miles) from the predicted location.
  164.         The Voyagers saw ultraviolet emissions from doubly and
  165. triply ionized sulfur and doubly ionized oxygen.  Pioneers 10 and
  166. 11 did not detect them, so hot plasma evidently was not present
  167. in 1973 and 74.  The sulfur comes from Io's volcanoes.
  168.         Plasma-electron densities in some regions of the Io
  169. torus (an inner-tube-shaped ring of matter in the region of Io's
  170. orbit) exceeded 4,500 per cubic centimeter.
  171.         A cold plasma, rotating with Jupiter, lies inside six
  172. Jupiter radii (430,000 kilometers or 270,000 miles) from the
  173. planet.  Ions of sulfur, oxygen, and sulfur dioxide were found.
  174.         High-energy trapped particles were also detected near
  175. Jupiter, with enhanced abundances of oxygen, sodium, and sulfur.
  176.         Kilometric radio emissions were coming from Jupiter. 
  177. The emissions, in the frequency range from 10 kilohertz to 1
  178. megahertz, may result from plasma oscillations in the Io torus.
  179.         Plasma flows in the dayside outer magnetosphere; the
  180. plasma rotates with the planet every 10 hours.
  181.         Voyager 1 saw evidence of a transition from closed
  182. magnetic field lines to a magnetotail on the antisolar side ofJupiter.  Although such a magnetotail was never in serious doubt,
  183. its existence had not been confirmed before.
  184.         Voyager 2 observations during its Jupiter-to-Saturn
  185. cruise showed the magnetotail extends at least to the orbit of
  186. Saturn, 650 million kilometers (400 million miles) away.
  187.         Scientists interpreted whistler emissions as lightning
  188. whistlers in the atmosphere.  Lightning was suspected, and it has
  189. been proven, from the emissions and detection of bolts; lightning
  190. is a major energy source for many activities on Jupiter.
  191.         Voyager also measured radio spectral arcs (from about 1
  192. megahertz to more than 30 megahertz) in patterns that correlate
  193. with Jovian longitude.
  194.         Both Voyagers continued on to encounters with Saturn. 
  195. Voyager 1 is bound out of the solar system.  Voyager 2 completed
  196. encounters with Uranus (in January 1986) and Neptune (in August
  197. 1989).  It is now also leaving the solar system.
  198.         The next mission to Jupiter will be Galileo, launched
  199. in 1989.  Galileo, an orbiter and an atmospheric probe, will
  200. continue the exploration of Jupiter begun by the Pioneers and
  201. continued by the Voyagers.  Both the missions are managed for
  202. NASA by the Jet Propulsion Laboratory.
  203.                                 #####
  204. 5/7/90DB
  205.