De spectaculaire wolken die over het oppervlak van Jupiter wervelen, zijn een indrukwekkend gezicht. Deze wolken bevatten water, net als de aarde, maar zijn veel dichter op deze gasreus—zo dik dat geen enkel ruimtevaartuig ooit precies heeft kunnen meten wat er onder ligt.
Een nieuwe studie, geleid door wetenschappers van de Universiteit van Chicago en het Jet Propulsion Laboratory, heeft ons echter een diepere blik op de planeet gegeven door het meest complete model tot nu toe van Jupiters atmosfeer te creëren.
Onder andere zaken, richt de analyse zich op een langlopende vraag over hoeveel zuurstof de gasreus bevat: het schat dat Jupiter ongeveer anderhalf keer meer zuurstof heeft dan de zon. Dit helpt wetenschappers om een beter beeld te krijgen van hoe alle planeten in ons zonnestelsel zijn gevormd.
“Dit is een langdurige discussie in de planeetwetenschappen,” zegt Jeehyun Yang, een postdoc onderzoeker aan de UChicago en eerste auteur van de studie. “Het toont aan hoe de nieuwste generatie computationele modellen ons begrip van andere planeten kan transformeren.”
De studie werd op 8 januari gepubliceerd in het Planetary Science Journal.
Wolken en Chemie
We weten al 360 jaar van Jupiters stormachtige luchten—toen astronomen met vroege telescopen een nieuwsgierige, grote permanente vlek op het oppervlak van Jupiter documenteerden. De Grote Rode Vlek is een gigantische storm, twee keer zo groot als de aarde, die al eeuwenlang woedt. Het is slechts een van de vele stormen op de planeet, aangezien felle winden en diepe wolken ervoor zorgen dat het volledige oppervlak van Jupiter bedekt is met een caleidoscoop van stormen.
Wat we echter niet precies weten, is wat zich onder deze stormen bevindt. De wolken zijn zo dik dat NASA’s Galileo ruimtevaartuig in 2003 het contact met de aarde verloor toen het in de diepere atmosfeer dook. De volgende missie naar Jupiter, Juno, is momenteel bezig de planeet vanuit een veilige afstand in een baan om de planeet te catalogiseren.
Deze metingen vanuit een baan kunnen ons vertellen welke componenten zich in de bovenste atmosfeer bevinden: ammoniak, methaan, ammoniumhydrosulfide, water en koolmonoxide, onder anderen. Wetenschappers hebben dit gecombineerd met kennis over chemische reacties om modellen van Jupiters diepe atmosfeer te bouwen.
Echter, studies hebben het niet altijd eens over bepaalde punten, zoals hoeveel water—en dus zuurstof—de planeet bevat. Yang zag een kans om een nieuwe generatie chemisch modelleren toe te passen op deze complexe vraag.
Elementaire Vragen
Onder de bevindingen is een nieuwe berekening van hoeveel zuurstof Jupiter heeft. Volgens hun analyse heeft Jupiter waarschijnlijk ongeveer anderhalf keer meer zuurstof dan de zon. Gedurende tientallen jaren hebben wetenschappers over dit getal gedebatteerd. Een grote recente studie had het veel lager vastgesteld, op slechts een derde van de hoeveelheid zuurstof van de zon.
Maar het kennen van deze statistiek is bijzonder relevant voor het begrijpen van hoe ons zonnestelsel is gevormd. Alle elementen waaruit planeten—en wij—bestaan, zijn dezelfde stoffen die de zon samenstellen. Maar er kunnen verschillen zijn in de hoeveelheden deze materialen, en we kunnen die aanwijzingen gebruiken om te begrijpen hoe de planeten zijn gevormd.
Bijvoorbeeld, is Jupiter gevormd op de plaats waar het nu is, of is het dichterbij of verder weg gevormd en in de loop van de tijd gedreven? Aanwijzingen kunnen komen van het feit dat veel van de zuurstof op de planeet is gebonden in water, dat zal bevriezen—en anders zal reageren—als het te ver van de warmte van de zon is. IJs is gemakkelijker voor planeten om te accumuleren dan waterdamp.
Daarom kan meer weten over welke omstandigheden welke soorten planeten creëren ons helpen in onze zoektocht naar bewoonbare planeten buiten ons zonnestelsel.
Het model suggereerde ook dat de atmosfeer van Jupiter waarschijnlijk veel langzamer op en neer circuleert dan voorheen werd gedacht. “Ons model suggereert dat de diffusie 35 tot 40 keer langzamer moet zijn vergeleken met wat de standaard aannames zijn geweest,” zei Yang. Bijvoorbeeld, het zou weken duren voordat een enkel molecuul door één laag van de atmosfeer beweegt, in plaats van uren.
“Het toont echt aan hoeveel we nog te leren hebben over planeten, zelfs in ons eigen zonnestelsel,” zegt Yang.
