Z czego zbudowane są chmury Jowisza?

Astronomowie rozwiązali tajemnicę dotyczącą tego, z czego składają się chmury Jowisza. Okazało się, że zamiast być uformowane z lodu amoniakalnego, jak pierwotnie zakładano, prawdopodobnie zbudowane są z wodorosiarczku amonu zmieszanego ze smogiem.

.Inicjatorem odkrycia był astronom-amator dr Steven Hill z Kolorado. Wykazał on, że obfitość amoniaku i ciśnienie chmur w atmosferze Jowisza można zmapować za pomocą dostępnych teleskopów i kilku specjalnie zabarwionych filtrów.

Co ciekawe, te wstępne wyniki nie tylko pokazały, że obfitość amoniaku w atmosferze Jowisza może być mapowana przez nieprofesjonalne teleskopy, ale także wykazały, że chmury znajdują się zbyt głęboko, aby można je było uznać za lód amoniakalny.

W nowym badaniu, naukowcy z University of Oxford, pod kierownictwem prof. Patricka Irwina, zastosowali metodę analityczną dr Stevena Hilla do obserwacji Jowisza wykonanych za pomocą instrumentu Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile. MUSE wykorzystuje moc spektroskopii, w której gazy planety tworzą charakterystyczne ślady w świetle widzialnym o różnych długościach fal, do mapowania amoniaku i wysokości chmur w atmosferze gazowego giganta. Odkrycie zostało opublikowane w czasopiśmie Journal of Geophysical Research: Planets.

Poprzez symulację interakcji światła z gazami i chmurami w modelu komputerowym, badacze odkryli, że pierwotne chmury Jowisza – te, które można zobaczyć, patrząc przez domowe teleskopy – muszą znajdować się znacznie głębiej niż wcześniej sądzono, w regionie o wyższym ciśnieniu i wyższej temperaturze. Zbyt ciepłym, aby kondensacja amoniaku była możliwa. Zamiast tego, muszą być one zbudowane z czegoś innego – wodorosiarczku amonu.

Poprzednie analizy obserwacji MUSE wskazywały na podobny wynik. Ponieważ jednak badania te zostały przeprowadzone przy użyciu wyrafinowanych, niezwykle złożonych metod, które mogły być przeprowadzane tylko przez kilka ośrodków badawczych na świecie, wynik ten był trudny do potwierdzenia.

.Astronomowie odkryli, że metoda dr Hilla polegająca na prostym porównaniu jasności w sąsiednich wąskich kolorowych filtrach dała identyczne wyniki. A ponieważ jest ona znacznie szybsza i bardzo prosta, znacznie łatwiej ją zweryfikować. W rezultacie naukowcy doszli do wniosku, że chmury Jowisza rzeczywiście są poddawane wyższemu ciśnieniu, niż oczekiwane i możliwe występowanie ich zbudowanych z lodu amoniakalnego.

Mapy amoniaku w oparciu o tą prostą technikę analityczną można wyznaczyć za ułamek kosztów obliczeniowych bardziej wyrafinowanych metod. Oznacza to, że mogą być one wykorzystywane przez naukowców-amatorów do śledzenia zmian i ciśnienia chmur w atmosferze Jowisza, w tym małych burz i dużych wirów, takich jak Wielka Czerwona Plama.

Fotochemia (reakcje chemiczne wywoływane przez światło słoneczne) jest bardzo aktywna w atmosferze Jowisza, dlatego też zdaniem naukowców, w regionach, w których unosi się wilgotne, bogate w amoniak powietrze, jest on niszczony i/lub mieszany z produktami fotochemicznymi szybciej niż może powstać lód amoniakalny, dlatego też nie kondensuje się i nie tworzy gęstej chmury.

Przez co jak twierdzą badacze chmury Jowisza mogą w rzeczywistości składać się z wodorosiarczku amonu zmieszanego z fotochemicznymi produktami podobnymi do smogu, które wytwarzają czerwone i brązowe kolory widoczne na zdjęciach Gazowego Olbrzyma.

.W małych regionach, w których konwekcja jest szczególnie silna, prądy mogą być wystarczająco szybkie, aby utworzyć świeży lód amoniakalnego, a takie regiony były czasami obserwowane przez statki kosmiczne należące do NASA, takie jak Galileo, a ostatnio przez Juno, gdzie zaobserwowano kilka małych wysokich białych chmur rzucających cienie na główną warstwę chmur poniżej.

Oprac. EG