Spektakularni oblaci neprestano se kovitlaju iznad površine Jupitera. Iako sadrže vodu poput Zemljinih oblaka, oni su toliko gusti da nijedna svemirska letelica do sada nije uspela da precizno izmeri šta se nalazi ispod njih.
Ipak, nova studija naučnika sa Univerziteta u Čikagu i NASA-inog Jet Propulsion Laboratory donosi najdetaljniji model Jupiterove atmosfere do sada, pružajući uvid u skrivene slojeve najveće planete Sunčevog sistema.
Jedan od ključnih zaključaka istraživanja odnosi se na količinu kiseonika: prema procenama autora, Jupiter sadrži oko 1,5 puta više kiseonika nego Sunce. Ovaj podatak pomaže naučnicima da preciznije rekonstruišu način na koji su planete Sunčevog sistema nastale.
„Ovo je dugogodišnja rasprava u planetarnim naukama“, kaže Džihiun Jang, postdoktorski istraživač sa Univerziteta u Čikagu i prvi autor rada. „Rezultati pokazuju koliko nova generacija računarskih modela može da promeni naše razumevanje drugih planeta.“
Oblaci i hemija
Jupiterova burna atmosfera fascinira astronome već više od 360 godina, još od prvih teleskopskih posmatranja čuvene Velike crvene pege – oluje dvostruko veće od Zemlje koja besni vekovima. Ali ona je samo deo haotične slike: snažni vetrovi i duboki oblaci prekrivaju čitavu planetu u neprekidnoj oluji boja i vrtloga.
Ono što ostaje misterija jeste šta se tačno nalazi ispod tih oblaka. NASA-ina sonda Galileo izgubila je kontakt sa Zemljom 2003. godine dok je tonula u dublje slojeve atmosfere. Današnja misija Juno proučava Jupiter iz orbite, sa bezbedne udaljenosti.
Sa tih visina moguće je odrediti sastav gornjih slojeva atmosfere, prisustvo amonijaka, metana, vode, ugljen-monoksida i drugih jedinjenja. Kombinujući ta merenja sa znanjem o hemijskim reakcijama, naučnici pokušavaju da modeluju i dublje slojeve planete.
Međutim, rezultati dosadašnjih studija često su se razilazili, naročito kada je u pitanju količina vode, a samim tim i kiseonika. Jang i njen tim odlučili su da problem sagledaju iz novog ugla.
Prvi model koji spaja hemiju i dinamiku
Hemija Jupiterove atmosfere izuzetno je složena. Molekuli se neprestano kreću između ekstremno vrelih dubina i hladnijih gornjih slojeva, menjajući stanje i učestvujući u hiljadama različitih reakcija. Uz to, ponašanje oblaka i kapljica mora se posebno uzeti u obzir.
Zato su istraživači po prvi put spojili hemijske procese i hidrodinamiku u jedinstven model.
„Potrebna su oba pristupa“, objašnjava Jang. „Hemija sama po sebi ne opisuje ponašanje oblaka i kapljica, dok hidrodinamika previše pojednostavljuje hemijske reakcije. Tek zajedno daju realnu sliku.“
Tragovi o nastanku planeta
Jedan od najvažnijih rezultata ovog rada jeste nova procena količine kiseonika na Jupiteru – oko 1,5 puta više nego u Suncu. To je u suprotnosti sa nekim ranijim studijama koje su tvrdile da ga ima čak tri puta manje nego u Suncu.
Zašto je to važno? Zato što svi elementi koji grade planete potiču iz iste kosmičke „magline“ kao i Sunce. Razlike u njihovim količinama mogu otkriti gde i kako su planete nastajale.
Na primer, veliki deo kiseonika na Jupiteru vezan je u vodi. Dalje od Sunca voda prelazi u led, koji se mnogo lakše akumulira prilikom formiranja planeta nego vodena para. Zbog toga ovakvi podaci mogu ukazivati na to da li je Jupiter nastao na mestu gde se danas nalazi ili je tokom istorije migrirao kroz Sunčev sistem.
Ovakva saznanja pomažu i u potrazi za planetama sličnim Zemlji oko drugih zvezda, jer nam govore koji uslovi pogoduju nastanku različitih tipova planeta.
Sporija atmosfera nego što se mislilo
Model je otkrio još jedno iznenađenje: Jupiterova atmosfera se, izgleda, meša i cirkuliše mnogo sporije nego što se ranije verovalo. Prema novim proračunima, vertikalno kretanje materije moglo bi biti 35 do 40 puta sporije od standardnih pretpostavki.
Drugim rečima, jednoj molekuli bi bile potrebne nedelje da pređe kroz određeni sloj atmosfere, umesto nekoliko sati.
„Ovo pokazuje koliko još uvek malo znamo o planetama, čak i u sopstvenom Sunčevom sistemu“, zaključuje Jang.
One Response