Mushballs gemmer manglende ammoniak væk på Uranus og Neptun

Mushballs - kæmpe, Slushy hagl lavet af en blanding af ammoniak og vand - kan være ansvarlige for en atmosfærisk anomali på Neptun og Uranus, der har undret videnskabsmænd. En undersøgelse præsenteret af Tristan Guillot på Europlanet Science Congress (EPSC) 2021 viser, at mushballs kunne være yderst effektive til at transportere ammoniak dybt ind i isgiganternes atmosfære, skjuler gassen fra detektion under uigennemsigtige skyer.

For nylig, fjernobservationer ved infrarøde og radiobølgelængder har vist, at Uranus og Neptun mangler ammoniak i deres atmosfære sammenlignet med de andre gigantiske planeter i vores solsystem. Dette er overraskende, fordi de ellers er meget rige på andre forbindelser, såsom metan, fundet i den ursky, hvorfra planeterne er dannet.

Enten er planeterne dannet under særlige forhold, fra materiale, der også var fattigt på ammoniak, eller en igangværende proces skal være ansvarlig. Guillot, en forsker ved CNRS, Laboratoire Lagrange i Nice, Frankrig, henvendte sig til en nylig opdagelse ved Jupiter for et muligt svar på gåden.

"Juno-rumfartøjet har vist, at i Jupiter, ammoniak er til stede i overflod, men generelt meget dybere end forventet - takket være dannelsen af ​​mushballs. Jeg viser, at det, vi har lært ved Jupiter, kan anvendes til at give en plausibel løsning på dette mysterium ved Uranus og Neptun, " sagde Guillot.

Juno-observationerne ved Jupiter har vist, at ammoniak-vand-hagl kan dannes hurtigt under storme på grund af ammoniak's evne til at gøre vandiskrystaller flydende, selv ved meget lave temperaturer på omkring -90 grader Celsius. Modeller indikerer, at disse mushballs i Jupiter kan vokse til vægte på op til et kilogram eller mere, lidt højere end de største hagl på Jorden. Mens de styrter nedad, de transporterer ammoniak meget effektivt til den dybe atmosfære, hvor det ender låst væk under skybasen.

"Termodynamisk kemi indebærer, at denne proces er endnu mere effektiv i Uranus og Neptun, og mushball frø regionen er udvidet og forekommer på større dybder, sagde Guillot. ammoniak er sandsynligvis simpelthen skjult i de dybe atmosfærer på disse planeter, uden for rækkevidde af nutidens instrumenter."

For at bestemme præcist, hvor dybt nede mushballerne bærer ammoniak og vand, kan det være nødvendigt at vente, indtil en orbiter med instrumenter kan sondere isgiganternes atmosfærer tæt på.

"For fuldt ud at forstå processerne, vi har brug for en dedikeret mission til at kortlægge den dybe atmosfæriske struktur og forstå blanding i brintatmosfærer, " sagde Guillot. "Neptun og Uranus er et kritisk bindeled mellem gigantiske planeter, ligesom Jupiter og Saturn, og isgigantiske exoplaneter, som vi opdager i galaksen. Vi skal virkelig derhen."