Ammoniakrigt hagl kaster nyt lys over Jupiters vejr

Nye Juno-resultater tyder på, at de voldsomme tordenvejr, der finder sted i Jupiters atmosfære, kan danne ammoniakrigt hagl, eller 'muskugler, ', der spiller en nøglerolle i planetens atmosfæriske dynamik. Denne teori, udviklet ved hjælp af data fra Junos mikrobølgeradiometer af Juno-teamet, er beskrevet i to publikationer ledet af en forsker ved Laboratoire Lagrange (CNRS/Observatoire de la Côte d'Azur/Université Côte d'Azur) med støtte fra CNES. Teorien kaster lys over nogle forvirrende aspekter af Jupiters meteorologi og har konsekvenser for, hvordan kæmpe planetatmosfærer fungerer generelt. Det her, og relaterede fund, præsenteres i en serie på tre artikler publiceret i tidsskrifterne Natur og JGR Planeter .

Vand er et nøglestof i planeternes meteorologi og menes at spille en nøglerolle i deres dannelse. Terrestriske storme er drevet af vanddynamik, der skaber lynstorme, der menes at være forbundet med områder, hvor flere faser af vand eksisterer side om side (fast, væske og gas). Som på jorden, Jupiters vand flyttes rundt af tordenvejr. De menes at dannes i planetens dybe atmosfære, omkring 50 km under de synlige skyer, hvor temperaturen er tæt på 0 grader C. Når disse storme er kraftige nok, de fører krystaller af vandis ind i den øvre atmosfære.

I den første artikel, forskere fra USA og Laboratoire Lagrange foreslår, at når disse krystaller interagerer med gasformig ammoniak, ammoniakken fungerer som et frostvæske, ændre isen til en væske. På Jupiter som på Jorden, en blanding af 2/3 vand og 1/3 ammoniakgas vil forblive flydende ned til en temperatur på -100 grader C. Iskrystallerne, som er blevet løftet højt op i Jupiters atmosfære, smeltes af ammoniakgas, danner en vand-ammoniakvæske, og blive kimen til eksotiske ammoniakhagl, døbt 'grødeboller' af forskerne. Når mushballs er tungere, falder de dybere ned i atmosfæren, indtil de når et punkt, hvor de fordamper. Denne mekanisme trækker ammoniak og vand ned til dybe niveauer i planetens atmosfære.

Målinger foretaget af Juno opdagede, at mens ammoniak er rigeligt nær Jupiters ækvator, den er meget variabel og generelt udtømt andre steder til meget dybe tryk. Før Juno, videnskabsmænd så beviser for, at dele af Jupiters atmosfære var udtømt på ammoniak til relativt lave dybder, men dette var aldrig blevet forklaret. For at forklare Junos opdagelse af ammoniak's dybe variabilitet over det meste af Jupiter, forskerne udviklede en atmosfærisk blandingsmodel, som præsenteres i en anden artikel. Her viser de, at tilstedeværelsen af ​​tordenvejr og dannelsen af ​​vand-ammoniak-mushballs udtørrer den dybe atmosfære af dens ammoniak og tegner sig for variationerne observeret af Juno som funktion af breddegrad.

I en tredje artikel, forskerne rapporterer observationer af jovianske lyn fra et af Junos kameraer. De små blink vises som lyse pletter på skytoppene, med størrelser proportionale med deres dybde i Jupiters atmosfære. I modsætning til tidligere missioner, der kun havde observeret lyn fra dybe områder, Junos nærhed til planeten gjorde det muligt for den at opdage mindre, lavvandede blink. Disse blink kommer fra områder, hvor temperaturen er under -66 grader C, og hvor vand alene ikke kan findes i flydende tilstand. Alligevel menes tilstedeværelsen af ​​en væske at være afgørende for lyngenereringsprocessen. Junos påvisning af "fladvande lyn"-storme i de højder, hvor flydende ammoniakvand kan dannes, er observationsunderstøttelse af, at mushball-mekanismen faktisk kan være på arbejde i Jupiters atmosfære.

At forstå Jupiters meteorologi og andre endnu uudforskede kæmpeplaneter som Uranus og Neptun burde gøre os i stand til bedre at forstå opførselen af ​​gasgigantiske exoplaneter uden for vores eget solsystem.