Przejdź do treści

Grad z amoniakiem może wyjaśniać niektóre zjawiska pogodowe na Jowiszu

img

Okazuje się, że w atmosferze Jowisza wyładowania atmosferyczne powstają nie tylko w sposób, jaki znamy na Ziemi. Sonda Juno zaobserwowała błyskawice w stosunkowo wysokich warstwach atmosfery, gdzie nie występuje ciekła woda potrzebna do pojawiania się typowych wyładowań. Za częste rozbłyski burzowe w płytkich warstwach atmosfery Jowisza może odpowiadać amoniak i powstający tam nietypowy grad.

Już sonda Voyager 1, przelatując obok Jowisza w 1979 r., zaobserwowała w jego atmosferze wyładowania atmosferyczne. Przewidywano wtedy, że ich dynamika jest podobna do tego co znamy z Ziemi – potrzebne jest miejsce w chmurach, gdzie woda występuje w trzech fazach skupienia: ciekłym, stałym i gazowym. Do tej pory dane zebrane przez wszystkie misje na to wskazywały – obserwowano rozbłyski pod postacią jasnych plam w szczytach chmur. Można było więc wnioskować, że wyładowania te powstają 45–65 km poniżej widocznych z orbity chmur – w miejscu, gdzie temperatura atmosfery oscyluje w granicach 0 st. Celsjusza.

Pomiary dokonane przez urządzenie Stellar Reference Unit na pokładzie sondy Juno wskazuje jednak, że wyładowania występują też znacznie wyżej – 25 km powyżej chmur z wodą, gdzie temperatura wynosi –88 st. C. To oczywiście zbyt zimno, by mogła tam istnieć woda w stanie ciekłym.

Heidi Becker z Jet Propulsion Laboratory, główna autorka pracy opisującej to odkrycie w "Nature", wskazuje, że jedną z możliwości powstawania błyskawic tak wysoko jest topienie lodu wodnego przez amoniak. Taki roztwór wody i amoniaku ma znacznie niższą temperaturę topnienia. Krople wody z amoniakiem w wysokich chmurach spotykają się z przenoszonymi w górę drobniejszymi bryłkami lodu i takie chmury są naładowywane elektrycznie.

img
Grafika ilustrująca proces powstawania płytki błyskawic i gradu z amoniakiem w atmosferze Jowisza. Źródło: NASA/JPL-Caltech/SwRI/CNRS.

Płytkie wyładowania mogą rozwiązać też inną zagadkę dręczącą naukowców. Radiometr mikrofalowy na pokładzie sondy Juno wykrył niedobór amoniaku w atmosferze, co więcej – jego występowanie zmieniało się w zależności od miejsca. Ciężko było wyjaśnić to lokalne zróżnicowanie samymi deszczami amoniakowymi.

Podejrzewa się więc, że krople wody z amoniakiem tworzą ośrodek na którym osadza się lód, formując bryły specyficznego gradu. Gdy grad ten będzie dostatecznie duży i tym samym ciężki, zaczyna opadać w dół. Postulowany grad wodno-amoniakowy jest w stanie penetrować głębiej atmosferę Jowisza i pozostawać też niewidocznym dla instrumentu, gdy miesza się z wodą w wysokich chmurach. Grad i płytkie wyładowania razem tworzą spójne rozwiązanie problemów z brakiem amoniaku.

Odkryte wyładowania to też pierwsze takie odkryte w Układzie Słonecznym. Nadal nie wiemy dużo o dynamice atmosfery planet tak olbrzymich jak Jowisz. Poznawanie nowych zjawisk w dużych planetach gazowych może też pozwolić opracować lepsze teorie zachowań atmosfery planet poza Układem Słonecznym. Odkryliśmy bardzo dużo egzoplanet wielkości podobnej do Jowisza, a Jowisz jest świetnym polem eksperymentalnym do testowania teorii, które mogą występować w innych miejscach.

Amerykańska sonda Juno bada Jowisza od ponad 4 lat. Wykonała już 27 bliskich przelotów nad atmosferą planety, podczas których jej instrumenty naukowe zbierały dane. W czerwcu opublikowaliśmy obszerne podsumowanie ostatniego roku misji ze zdjęciami wykonanymi przez instrument JunoCam. Kilka tygodni temu relacjonowaliśmy uzyskanie przez sondę pierwszych historycznych obrazów w podczerwieni północnego bieguna Ganimedesa – jednego z największych obiektów niegwiazdowych Układu Słonecznego.

 

Na podstawie: Nature/NASA

Opracował: Rafał Grabiański

 

Więcej informacji:

 

 

Na zdjęciu tytułowym: Ilustracja przedstawiająca, jak wyglądają rozbłyski burzowe w wysokich warstwach atmosfery Jowisza na bazie danych zgromadzonych przed instrument SRU na sondzie Juno na ciemnej stronie planety. Źródło: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt/Heidi N. Becker/Koji Kuramura.