De bovenste atmosfeer boven de beroemde rode vlek van Jupiter - een gigantische storm die al eeuwen aan de gang is - is veel warmer dan waar dan ook op deze gasreus. De nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature, brengt wetenschappers ertoe te speculeren dat de bewegingen van een gigantische storm die woedt in de lagere atmosfeer van de planeet verantwoordelijk zijn voor de hogere temperaturen in de bovenste atmosfeer van Jupiter. Met andere woorden, dit betekent dat de twee lagen van de atmosfeer van de planeet met elkaar zijn verbonden en elkaar kunnen beïnvloeden.
De Grote Rode Vlek, zoals hij wordt genoemd, is een van de meest herkenbare kenmerken van Jupiter. Zoals opgemerkt in het lucht- en ruimtevaartagentschap van NASA, beslaat deze gigantische orkaan een gebied van enkele duizenden kilometers boven het aardoppervlak en pronkt met winden die blazen met snelheden tot 650 kilometer per uur. De Grote Rode Vlek is waargenomen sinds het einde van de 19e eeuw. Astronomen proberen al die tijd te begrijpen hoe deze storm is ontstaan en wat voor soort atmosfeer er omheen is.
In onze tijd ontdekten wetenschappers, gebruikmakend van gegevens die waren verkregen met behulp van de NASA Infrared Telescope Facility op Hawaï, dat de atmosfeer van deze regio ongeveer 1600 graden Kelvin (of ongeveer 1300 graden Celsius) heter is dan de gemiddelde temperatuur van de bovenste atmosfeer boven de rest oppervlak van Jupiter, dat is ongeveer 626 graden Celsius. Dit wordt verklaard door het feit dat de turbulente stromen van deze gigantische storm akoestische golven creëren die vanaf de planeet worden gericht, die vervolgens de atomen in de bovenste atmosfeer doen schudden (en daardoor opwarmen), waardoor zulke grote temperatuurverschillen ontstaan.
Deze ontdekking suggereert dat de onderste laag en de bovenste laag van de atmosfeer van Jupiter met elkaar verbonden zijn en elkaar kunnen beïnvloeden. Dit feit is nogal verrassend als je bedenkt dat de bovenste laag van de atmosfeer van de planeet ongeveer 800 kilometer breder is dan de onderste laag.
"We dachten niet dat de twee regio's op een speciale manier met elkaar konden worden verbonden, maar het blijkt dat ze dat niet zijn", zegt hoofdonderzoeker James O'Donoghue, een planetaire ontdekkingsreiziger aan de Boston University.
Deze relatie kan ook helpen bij het verklaren van het mysterie van de planetaire "energiecrisis" die planetaire wetenschappers jarenlang heeft geteisterd. Het bestaat uit het feit dat de bovenste lagen van de atmosfeer van Jupiter, en inderdaad van alle gasreuzen van ons zonnestelsel, veel heter zijn dan ze zouden moeten zijn. Computermodellen laten zien dat, gegeven hoe ver de planeet van de zon verwijderd is, de temperatuur van de bovenste atmosfeer van Jupiter eigenlijk rond de 300 graden Kelvin (27 graden Celsius) zou moeten zijn. Directe waarnemingen tonen echter aan dat de bovenste atmosfeer veel heter is dan deze indicator. Wetenschappers waren niet helemaal zeker hoe ze deze temperatuurverschillen moesten verklaren, maar een nieuwe studie bracht experts tot de conclusie dat overtollige warmte afkomstig is van stromen die zich in de lagere atmosfeer bevinden.
Eerder werd gedacht dat de aurora's aan de polen van Jupiter dieper in de atmosfeer konden verspreiden en daardoor de rest ervan verwarmen. Zoals O'Donoghue echter opmerkt, hebben computermodellen aangetoond dat dit onwaarschijnlijk is. Vanwege de supersnelle winden die van oost naar west langs de evenaar van Jupiter bewegen, blijven aurora's meestal uitsluitend op de polen van de planeet. Een andere verklaring werd voorgesteld met betrekking tot de akoestische kenmerken van de stormen. Hiervoor is echter geen direct bewijs gevonden. Een nieuwe studie van temperaturen boven de Grote Rode Vlek van Jupiter heeft wetenschappers een idee gegeven van hoe dit proces werkelijk verloopt.
Een illustratie van hoe de Grote Rode Vlek golven naar de bovenste atmosfeer van de planeet stuurt
Promotie video:
"Een goede analogie is de manier waarop we een kopje koffie roeren met een lepel", zegt O'Donoghue.
“Als je een lepel met de klok mee draait en vervolgens scherp tegen de klok in, dan ontstaan er veel golven en spetters op het oppervlak van de koffie. En door de koffie op deze manier te roeren, verwarm je hem ook daadwerkelijk. Bovendien worden als onderdeel van dit roeren enkele geluidsgolven opgewekt.
Ongeveer hetzelfde gebeurt met de Grote Rode Vlek. Terwijl de storm tegen de klok in draait, raakt hij de stromingen van de lagere atmosfeer, die met de klok mee bewegen, waardoor kolossale turbulentie ontstaat. Hierdoor stijgen ook de akoestische golven verticaal omhoog. De golven beginnen de atomen in de bovenste atmosfeer te schudden en deze op te warmen.
Soortgelijke processen vinden plaats op aarde. Wanneer luchtstromen bijvoorbeeld over de Andes bewegen, botst de lucht met bergen en worden akoestische golven gevormd die opstijgen naar de bovenste atmosfeer en deze enigszins verhitten. Opgemerkt wordt dat zelfs over orkanen en tsunami's die op aarde voorkomen, de atmosfeer ook wat warmer wordt.
Wetenschappers hebben nu zeer overtuigend bewijs van wat er werkelijk gebeurt met de Grote Rode Vlek van Jupiter. Naar hun mening kunnen dezelfde processen plaatsvinden over andere delen van het oppervlak van deze planeet. In de toekomst zijn de onderzoekers van plan om de kleinere stormen van de gasreus te observeren en vervolgens een redelijk nauwkeurige temperatuurkaart van zijn bovenste atmosfeer te maken.
Er moet ook aan worden herinnerd dat onlangs het ruimtevaartuig "Juno" de baan van Jupiter binnenging, dat ook deze gigantische wereld zal bestuderen en in staat zal zijn om de meest nauwkeurige gegevens over deze planeet te leveren. Wetenschappers zijn van mening dat de sonde zeer waarschijnlijk vergelijkbare processen zal vinden voor het verwarmen van de atmosfeer boven kleinere orkanen. Bovendien zal het apparaat, dankzij zijn krachtige observatieapparatuur, nog dieper in de Grote Rode Vlek kunnen kijken.
"Het artikel dat vandaag wordt besproken, suggereert dat de Grote Rode Vlek verantwoordelijk is voor de aanzienlijke opwarming van de atmosfeer erboven", zegt Mike Janssen, een lid van de Juno-missie van het Jet Propulsion Laboratory van NASA.
"Ons apparaat zal helpen verklaren wat verantwoordelijk is voor de Grote Rode Vlek zelf."
NIKOLAY KHIZHNYAK
