Wenn Stürme Ammoniak nach oben tragen

Jupiter erkennt man leicht an den bandartigen Strukturen, die sich über seine Oberfläche ziehen. Bei diesen Gürteln handelt es sich um unterschiedlich rotierende Bereiche mit durchaus unterschiedlichen Eigenschaften. Aber was ist darunter los? Hubble oder Sonden wie Juno zeigen vor allem das Äußere. Um die Dynamik der Jupiter-Atmosphäre zu verstehen, braucht man einen Blick, der in die Tiefe geht – wie ihn das  Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) im Radiobereich liefert.

Die Atmosphäre des Gasriesen besteht vor allem aus Wasserstoff und Helium mit Spuren u.a. von Methan. In der obersten Wolkenschicht jedoch findet sich zunächst Ammoniak-Eis. Darunter gibt es eine Schicht aus festen Ammonium-Hydrosulfid-Teilchen. Noch tiefer, etwa 80 Kilometer unterhalb der obersten Wolken, existiert wahrscheinlich eine Schicht aus flüssigem Wasser. Viele der Stürme Jupiters tosen in diesen Gürteln. Sie sind mit Zyklonen und Anti-Zyklonen auf der Erde vergleichbar und oft auch mit elektrischen Entladungen verknüpft. Im sichtbaren Licht erkennt man sie oft als helle Wolken, Plumes genannt. Plume-Eruptionen können einen Gürtel deutlich stören. Sie sind oft noch für Monate oder Jahre sichtbar.

Im Januar 2017 beobachteten Amateur-Astronomen eine solche Plume-Eruption auf Jupiter. Daraufhin nutzte ein Forscherteam ALMA, um genauer nachzusehen. Wie die Forscher nun in einem Paper berichten, hat ihnen ALMA dabei geholfen, Einzelheiten über die Eruption herauszufinden. „Unsere Beobachtungen zeigen zum ersten Mal, dass während einer Eruption große Mengen von Ammoniak-Gas nach oben transportiert werden“, sagt die Astronomin Imke de Pater von der University of California, Berkeley. „Zudem konnten wir die Theorie bestätigen, dass die Eruptionen von Feuchtigkeits-Konvektion am Boden der Wasserwolken tief in der Atmosphäre verursacht werden. Sie transportieren dann Ammoniak bis ganz nach oben, über das nornale Ammoniak-Wolken-Niveau hinaus.“

Die hellen Bänder entsprechen hohen Temperaturen, die dunklen niedrigeren. Im optischen Bereich sind die hiel dunklen Gürtel meist weiß, während die hier hellen Gürtel auf Teleskopbildern eher bräunlich aussehen. Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al.; NRAO/AUI NSF, S. Dagnello
Vergleich eines Bildes im Radiospektrum (oben, ALMA) und iim sichtbaren Licht (Hubble). Die Eruption im Süden ist auf beiden Bildern sichtbar. Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al.; NRAO/AUI NSF, S. Dagnello; NASA/Hubble

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