Woda w głębiach Wielkiej Czerwonej Plamy

Jowisz - największa planeta Układu Słonecznego - intryguje naukowców od dawna. Teraz dzięki pracy naukowców pod przewodnictwem Gordona Bjorakera z NASA jesteśmy bliżej odpowiedzi na jedno z palących pytań dotyczących planety: jak dużo wody jest głęboko w jej atmosferze?

Naukowcy spojrzeli na Wielką Czerwoną Plamę teleskopami wrażliwymi na promieniowanie termiczne. Okazało się, że z głębi antycyklonu wyłaniają się chemiczne oznaki istnienia wody. Ciśnienie, w którym występuje pokrywa się z pomiarami występowania tam innego związku z tlenem - tlenku węgla. Wyniki badań wskazują, że na Jowiszu tlenu może być nawet 2-9 razy więcej niż na Słońcu.

Odkrycie pokrywa się z modelami komputerowymi, które przewidywały, że Jowisz zawiera duże ilości wody stworzonej z tlenu i wodoru cząsteczkowego.

Ile znaczy woda na Jowiszu?


Teraz nowe odkrycie może wspomóc naukowo misję sondy Juno. Ta krąży wokół planety po orbicie o okresie obiegu 53 dni i spogląda na nią również za pomocą spektrometru na podczerwień. Spektrometr światła podczerwonego jak również radiometr mikrofalowy, w który wyposażona jest sonda może zerkać w głąb planety aż do ciśnienia odpowiadającego 100 atmosferom ziemskim na poziomie morza.

>> Więcej o ostatnich odkryciach sondy Juno <<

Jeżeli sonda Juno wykona podobną obserwację, potwierdzi to odkrycie na miejscu. Sam fakt występowania pary wodnej w takiej ilości może otworzyć nowe pytania dotyczące formacji samej planety. Jeszcze kilkadziesiąt lat temu myślano, że Jowisz był pierwszą uformowaną planetą, która powstała jedynie z chmury gazu wokół ewoluującego Słońca. Wtedy dominowała teoria, że Jowisz to takie mniejsze Słońce - kula wodoru z odrobiną helu, tylko nieświecąca dzięki reakcjom termojądrowym.

Jednak coraz więcej obserwacji wskazuje na to, że Jowisz posiada skalne jądro, być może około 10 razy masywniejsze od całej Ziemi. Amerykańska sonda Galileo dostarczyła chemicznych dowodów na to, że Jowisz na początku uformował skalno-lodowe jądro, a dopiero później odebrał od Słońca duże ilości gazu. Również to jak grawitacja planety przyciąga sondę Juno wspiera tę teorię.

Jak doszło do odkrycia?


Zespół Bjorakera użył danych obserwacyjnych zgromadzonych w 2017 roku przez teleskopy na górze Maunakea na Hawajach. Polegali m.in. na najbardziej wrażliwym detektorze promieniowania podczerwonego - jednym z pary teleskopów Kecka.

Badacze analizowali ile energii przechodzi przez chmury Jowisza i dzięki temu można było ocenić wysokości ich poszczególnych warstw. Można było przez to ocenić temperatury i inne czynniki pogodowe, które wpływają na to jakie gazy mogą występować w poszczególnych regionach.

Obecnie uważa się, że atmosfera Jowisza składa się z trzech warstw chmur: najniższa złożona z wodnego lodu i ciekłej wody, środkowa bogata w amoniak i siarkę i najwyższa, w której występuje praktycznie sam amoniak.

Aby to potwierdzić naukowcy spojrzeli na podczerwony zakres promieniowania planety. Promieniowanie termiczne jest słabo absorbowane przez chmury, dlatego nadaje się idealnie do takich obserwacji. Naukowcy patrzyli na linie absorpcyjne metanu - gazu powszechnie i równomiernie występującego w atmosferze tej planety. Tam gdzie linie absorpcyjne metanu były słabsze, nie znaczyło, że było tam więcej metanu pochłaniającego energię światła na tych długościach, ale że występowały tam grubsze warstwy chmur, które blokowały dotarcie tego światła do nas.

Obserwacje potwierdziły model trzech warstw chmur na Jowiszu. Najgłębszej o ciśnieniu niemal 5 atmosfer w miejscu gdzie występuje temperatura zamarzania wody. To w połączeniu z obserwacjami występowania tam tlenku węgla każe przypuszczać występowanie dużych ilości wody.

Pozostaje czekać aż podobne obserwacje zostaną wykonane w innych miejscach na Jowiszu i znajdą pokrycie w danych ze statku Juno. Obecność wody w atmosferze planety może nam powiedzieć dużo o jej formacji.

Źródło: NASA

Więcej informacji:

Na zdjęciu: Obraz Jowisza w podczerwieni wykonany przez teleskop naziemny. Na żółto zaznaczono rejon Wielkiej Czerwonej Plamy, który był objęty obserwacjami zespołu Bjorakera. Źródło: NASA Goddard Space Flight Center, Gordon Bjoraker.