Különleges villámlást fedeztek fel a Jupiter éjszakai oldalán: ilyenek a Földön nincsenek sehol

33055

A NASA Juno űrszondájának legújabb eredményei szerint a Naprendszerünk legnagyobb bolygóján, a Jupiteren különleges “sekély villámok” (shallow lightning) cikáznak. Az elektromos kitörés e váratlan formája az ammónia-víz oldatot tartalmazó felhőkben keletkezik, míg a földi villámok vízből álló felhőkben jönnek létre.

A NASA Juno mérési adatai alapján készített illusztráció, amely a nagy magasságokban kialakuló elektromos viharokat mutatja be. A Juno érzékeny műszereivel szokatlan villámlást fedezett fel a Jupiter árnyékos oldalán, amelyek a Földön nem létező, ammónia-víz felhőkben alakulnak ki. (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt)

Más új eredmények szerint pedig a vad viharok közben kásás, ammóniában gazdag jégdarabok állhatnak össze, amelyeket a kutatócsoport mushball-nak nevezett el (magyarul nagyjából kásás labdának fordíthatnánk). Elméletük szerint ezek a labdacsok csapdába ejtik a felsőlégköri ammóniát és vizet, majd magukkal viszik őket a Jupiter légkörének mélyébe. A villámlásról készített tanulmány a Nature, míg a labdacsokról szóló a Journal of Geophysical Research: Planets nemzetközi tudományos folyóiratban jelent meg két részletben, itt és itt.

Először a NASA Voyager missziója pillantotta meg a Jupiteren cikázó villámokat 1979-ben, amelyekről azt gondoltuk, hogy a földiekhez hasonlóak, olyan viharokban alakulnak ki, ahol a víz minden halmazállapotában – jég, folyadék és gáz – jelen van. A Jupiteren eszerint körülbelül 45-65 km mélyen a látható felhőréteg alatt lenne a viharzóna, ahol a hőmérséklet 0 °C körüli. A Voyager és a Juno között más küldetések is a Jupiter felhőcsúcsain megjelenő fényes foltokként láttak villámokat, és ez szintén arra utal, hogy azok mélyen a vízfelhőkben alakulnak ki. A Jupiter árnyékos oldalán felfedezett villámlás azonban egy egészen más történetet mesél nekünk.

A JunoCam felvétele a Jupiter légköréről, amelyen középen látható egy apró, fényes, a környezeténél kissé jobban kiemelkedő alakzat. Az ilyen felhőkről feltételezik, hogy a “sekély villámokért” is felelős hatalmas viharok tetejei. (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill © CC BY)

A Juno műszerei a Jupitert egészen szorosan megközelítve egy meglepő jelenséget örökítettek meg: kisebb, sekélyebb villámokat, amelyek jóval magasabbról jöttek a Jupiter légkörében, mint azt korábban lehetségesnek gondoltuk. Heidi Becker (NASA JPL) és kutatócsoportja úgy véli, a Jupiter erőteljes viharai vízjég kristályokat röpítenek az atmoszféra magasabb rétegeibe, több mint 25 km-re a vízfelhők fölé. Itt találkoznak a légköri ammóniapárával, ami megolvasztja a jeget, kialakítva az új ammónia-víz oldatot. Ilyen nagy magasságokban a hőmérséklet alacsonyabb mint -88 °C, tiszta víz tehát nem képes cseppfolyós állapotban megmaradni.

A Jupiter egzotikus, magaslégköri viharait bemutató animáció. (NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill)

Az ammónia gyakorlatilag fagyásgátlóként viselkedik, lecsökkenti a vízjég olvadáspontját, lehetővé téve, hogy ammónia-víz folyadékot tartalmazó felhők alakuljanak ki. Ebben az új állapotban a lehulló ammónia-víz cseppek összeütközhetnek a felfelé igyekvő vízjégkristályokkal, elektromosan feltöltve a felhőket. Ez az egész folyamat nagy meglepetés, hiszen a Földön nincsenek ammónia-víz oldatból álló felhők.

A különleges villámok pedig a Jupiter egyik másik rejtélyéhez is közelebb vihetnek minket: a Juno űrszonda mikrohullámú radiométerével felfedezte, hogy az ammónia gyakorlatilag hiányzik a Jupiter légkörének java részéből. Még ennél is meglepőbb volt, hogy az ammónia mennyisége változik attól függően, hol vagyunk a légkörben. Az ammóniahiányos területeket nem lehetett egyedül az ammónia-víz keverékből álló esővel megmagyarázni. Ekkor merült fel, hogy szilárd halmazállapotban, mint a jégeső, mélyebbre juthatna a légkörben, és több ammóniát is tudna szállítani. Amikor felfedezték ezeket a sekély hullámokat, megszerezték a bizonyítékot arra, hogy az ammónia a légkör magas régióiban keveredik a vízzel – a villámlás tehát kulcsfontosságú darabkája volt a megfejtésnek.

A Jupiteren felfedezett sekély villámok és kásás labdacsok kialakulását illusztráló rajz. Jobb oldalon látható a kásás ammónia-víz jégeső kialakulásának folyamatábrája, középen pedig a légkör különböző rétegeit láthatjuk, jelölve az új villámlás helyével. (NASA/JPL-Caltech/SwRI/CNRS)

Jupiteri labdacsok

A kásás labdák kialakulását bemutató tanulmányok eredményei szerint ez a furcsa jégeső 2/3 rész vízből és 1/3 rész ammóniagázból áll, ez utóbbi egyfajta magot képez belül. Ammónia és víz keverékéből álló kásás és jeges rétegek váltakoznak bennük, amelyet egy vastagabb, vízjég alkotta réteg borít kívülről. A földi jégeső cseppjeihez hasonlóan jönnek létre, egyre nagyobbra nőve, ahogy fel-le mozognak a légkörben.

Idővel akkorára híznak, hogy már a feláramlások sem tudják őket fenntartani, így lejjebb esnek a légkörben, magasabb hőmérsékletű rétegekbe kerülve, ahol idővel elpárolognak. Ez a folyamat ammóniát és vizet szállít a Jupiter légkörének mélyebb rétegeibe, megmagyarázva, hogy miért láttunk belőlük olyan keveset a Juno magasabb légköri mérésein. Az ammónia tehát nem hiányzik, csak “álruhában”, vízzel keveredve és vízjéggel borítva olyan mélyre utazik a légkörben, ahol már nem látjuk.

A Jupiter időjárásának feltérképezésén keresztül a Naprendszerünk többi bolygójának, illetve az exobolygóknak a légköri dinamikáját is jobban tudjuk értelmezni. Légkörfizikai szempontból összehasonlítva a hatalmas viharok viselkedését más és más környezetben lehetővé válik, hogy alaposan teszteljük a viharok működéséről alkotott elméleteinket.

Forrás: NASA JPL

Hozzászólás

hozzászólás