Ammoniak löst unerwartete Blitze auf Jupiter aus

Illustration von elektrischen Stürmen in der oberen Atmosphäre Jupiters, basierend auf Daten der Raumsonde Juno. (Credits: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt)
Illustration von elektrischen Stürmen in der oberen Atmosphäre Jupiters, basierend auf Daten der Raumsonde Juno. (Credits: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt)

Die NASA-Raumsonde Juno, die den Planeten Jupiter umkreist und beobachtet, hat unerwartet einen Blitz in der oberen Atmosphäre des Planeten registriert. Das ist das Ergebnis einer Studie unter Leitung des Jet Propulsion Laboratory (JPL) und der NASA, woran auch zwei Forscher der Cornell University beteiligt waren. Die Arbeit wurde am 5. August 2020 im Journal Nature veröffentlicht.

Jupiters Atmosphäre scheint aus der Entfernung ruhig zu sein, aber aus der Nähe betrachtet toben die Wolken in einem turbulenten, chemisch dynamischen Reich. Als Wissenschaftler die undurchsichtige Oberfläche mit Junos empfindlichen Instrumenten untersuchten, erkannten sie, dass Jupiters Blitze nicht nur tief innerhalb der Wasserwolken auftreten, sondern auch in seichteren atmosphärischen Regionen (in großen Höhen mit geringerem Druck), wo sich Ammoniakwolken mit Wasser vermischen.

“Auf der Nachtseite Jupiters kann man recht häufig Blitze sehen – als wäre man über einem aktiven Gewitter auf der Erde”, sagte Jonathan I. Lunine, der David C. Duncan Professor of the Physical Sciences und Vorsitzender des Department of Astronomy am College of Arts and Sciences.
“Man sieht diese hohen Säulen und Ambosswolken und die Blitze zucken kontinuierlich. Wir können auf der Erde ein paar recht beachtliche Blitze bekommen und dasselbe gilt für Jupiter.”

Die Studie mit dem Titel “Small Lightning Flashes From Shallow Electrical Storms on Jupiter” wurde von Heidi N. Becker erarbeitet, der Leiterin des Radiation Monitoring Investigation Teams der Juno-Mission. Lunine und der Doktorand Youry Aglyamov waren die beiden Autoren von der Cornell University.

Frühere Missionen zum Jupiter wie Voyager 1, Galileo und New Horizons hatten ebenfalls Blitze beobachtet. Aber Junos Stellar Reference Unit (eine Kamera zur Registrierung schwacher Lichtquellen), die nahe Beobachtungsdistanz und die Empfindlichkeit ihrer Instrumente erlaubten die Beobachtung von Blitzen in höherer Auflösung als bisher.

Ammoniak ist der Schlüssel. Während es Wasser und andere chemische Elemente wie molekularen Wasserstoff und Helium in den Wolken Jupiters gibt, stellt Ammoniak den “Frostschutz” dar, der das Wasser in den oberen Atmosphärenwolken daran hindert, vollständig auszufrieren.

Diese Grafik veranschaulicht den Entstehungsprozess des beobachteten Blitzes. (Credits: NASA / JPL-Caltech / SwRI / CNRS)
Diese Grafik veranschaulicht den Entstehungsprozess des beobachteten Blitzes. (Credits: NASA / JPL-Caltech / SwRI / CNRS)

Lunine betonte, dass sich Aglyamovs Doktorarbeit darauf fokussiere, wie unter diesen Bedingungen Blitze entstehen. Die Kollision der fallenden Tröpfchen aus Ammoniakwassergemisch mit Wassereisteilchen wäre eine Möglichkeit, um Ladungen zu teilen und die Aufladung von Wolken hervorzurufen, was in Blitzstürmen in der oberen Atmosphäre resultiert.

“Der beobachtete Blitz weist auf die Rolle des Ammoniaks hin, und Yourys Modelle beginnen das zu bestätigen”, sagte Lunine. “Das wäre mit keinem Prozess hier auf der Erde vergleichbar.”

Jupiters wilde Gaswelt fasziniert Aglyamov. “Gasplaneten allgemein sind Welten, die sich von der Erde und anderen terrestrischen Planeten grundlegend unterscheiden”, sagte er. “Es gibt Wasserstoffseen, die langsam in Wolken mit Wolkendecken übergehen, Wettersysteme von der Größe der Erde und wer weiß, was sonst noch im Inneren.”

Die Entdeckung dieses Blitzes auf Jupiter verändert unser Wissen über den Planeten”, sagte Aglyamov. “Solche Blitze wurden wirklich nicht erwartet und sprechen dafür, dass es einen unerwarteten Prozess gibt, der sie erzeugt. Ein weiteres Mal haben Juno-Beobachtungen eine viel komplexere Atmosphäre auf Jupiter gezeigt als vorhergesagt. Wir wissen jetzt genug, um die richtigen Fragen über die dort ablaufenden Prozesse zu stellen, aber wie Juno zeigt, befinden wir uns in einer Phase, in der jede Antwort auch die Anzahl der Fragen vervielfachen kann.”

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Video-Link: https://youtu.be/tq_6DClZ0Ns?list=PLTiv_XWHnOZpM1iLQr95P4KDXYiYnJUOE


Die Finanzierung für den Beitrag der Cornell University zu dieser Arbeit stammt vom Southwest Research Institute.

Quelle

(THK)

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