Mushballs erklären fehlendes Ammoniak bei Eisriesen

Schnittdarstellung der Atomsphärenschichten im Eisriesenplaneten mit eingesetztem Querschnitt des Eisballs.

Künstlerisches Konzept eines Mushballs in der Atmosphäre eines riesigen Planeten. Eine neue Studie sagt, dass solche Brei – im Grunde riesige Hagelkörner – das fehlende Ammoniak in den Atmosphären von Uranus und Neptun erklären könnten. Bild über NASA/ JPL-Caltech/ SwRI/ CNRS/Europlanet-Gesellschaft.


Der Fall des fehlenden Ammoniaks

Auf der Erde,Hagelkörner– Eiskörner aus gefrorenem Wasser – fallen wie Schnee oder Regen aus den Wolken. Auch andere Planeten, zum Beispiel die Riesen Jupiter und Saturn, haben Hagel. Auf den Riesenplaneten werden Hagelkörner genanntPilzbällchen. Sie sind im Inneren größer und matschiger als irdische Hagelkörner. Mitte September 2021 hat die Europlanet Societygenanntdass Mushballs eine fehlende Substanz auf der erklären könnenEisriesenUranus und Neptun. Der Stoff ist die chemische Verbindung Ammoniak. Und diese Wissenschaftler sagten, dass Mushballs aufUranus und Neptuntragen Ammoniak tief in die dicke Atmosphäre der Planeten, wo irdische Teleskope es nicht erkennen können.

Tristan-Guilloteaus der J.-L. Labor Lagrange in Frankreichvorgeführtdie ergebnisse der neuen studie am virtuellenEuroplanet-Wissenschaftskongress 2021, 13. bis 24. September.


Bislang wunderten sich Wissenschaftler darüber, warum Ammoniak in der Atmosphäre von Uranus und Neptun knapp zu sein scheint. Die Atmosphären der beiden Planeten enthalten andere Urgase, ähnlich wie Methan. Aber das macht den Mangel an Ammoniak nur noch verwirrender.

Diese Wissenschaftler sagten, dass entweder die Art und Weise, wie sich Uranus und Neptun gebildet haben, etwas Seltsames ist, oder dass ein anderer Prozess das Ammoniak abbauen muss. Jetzt haben sie vielleicht eine Antwort.

Diagramm von hohen Wolken, Gasströmungen, Blitzen und Breikugeln, die sich in der Atmosphäre bilden und durch sie sinken.

Diese Grafik zeigt, wie Wissenschaftler denken, dass sich Mushballs in der Atmosphäre riesiger Planeten bilden. Diese spezielle Illustration ist für Jupiter, aber es wird angenommen, dass der Prozess für Uranus und Neptun ähnlich ist. Bild überNASA/ JPL-Caltech/ SwRI/ CNRS.

Mushballs erklären fehlendes Ammoniak

Im Grunde sind die Mushballs riesige Hagelkörner, die aus Ammoniak und Wassereis bestehen. Sie bilden sich schnell durch das Ammoniak, das die Wassereiskristalle verflüssigt. Dies kann sogar bei einer Gefriertemperatur von -130 Grad Fahrenheit (-90 Grad Celsius) auftreten.




Tatsächlich sind diese Mushballs größer als alle Hagelkörner auf der Erde und werden bis zu einem Gewicht von etwa 2,2 Pfund (ein Kilogramm) oder mehr. Sie transportieren das eingeschlossene Ammoniak tief in die Atmosphären von Planeten wie dem Jupiter, weit unter die Wolkenbasis. Der gleiche Prozess sollte auf Uranus und Neptun noch effizienter ablaufen, sagen die Forscher. Als Guillotangegeben:

Die thermodynamische Chemie impliziert, dass dieser Prozess in Uranus und Neptun noch effizienter ist und die Pilzsamenregion erweitert wird und in größeren Tiefen auftritt. Daher ist Ammoniak wahrscheinlich einfach in den tiefen Atmosphären dieser Planeten verborgen, jenseits der Reichweite heutiger Instrumente.

Lächelnder Mann im blauen T-Shirt mit blauem Himmel hinter ihm.

Tristan Guillot an der J.-L. Das Labor Lagrange in Frankreich leitete die neue Forschung über Mushballs auf Uranus und Neptun. Bild überJ L. Labor Lagrange.

Mushballs on Jupiter: Juno liefert Hinweise

Wie Guillot erklärte, ist die NASAJunoRaumschiff, das derzeit Jupiter umkreist, machte eineEntdeckungdas kann helfen, das Geheimnis zu erklären. Tatsächlich enthält die Atmosphäre des Planeten viel Ammoniak, aber sie liegt tiefer als bisher angenommen. Guillot sagte:


Die Raumsonde Juno hat gezeigt, dass im Jupiter Ammoniak im Überfluss vorhanden ist, aber dank der Bildung von Breibällen im Allgemeinen viel tiefer als erwartet. Ich zeige, dass das, was wir bei Jupiter gelernt haben, angewendet werden kann, um eine plausible Lösung für dieses Mysterium bei Uranus und Neptun zu finden.

Letztes Jahr haben Wissenschaftlertheoretisiertdass sich in der Atmosphäre des Jupiter riesige Breibälle – 2/3 Wasser und 1/3 Ammoniak – bilden. Es wird angenommen, dass sie aus Schichten von Wasser-Ammoniak-Schlamm und Eis bestehen, die von einer dickeren Wasser-Eis-Kruste bedeckt sind. Wissenschaftler sagen, dass sie sich ähnlich wie Hagelkörner auf der Erde bilden und größer werden, wenn sie sich durch die Jupiteratmosphäre nach oben oder unten bewegen.

Guillot äußerte sich damals auch dazu und sagte:

Irgendwann werden die Mushballs so groß, dass selbst die Aufwinde sie nicht halten können, und sie fallen tiefer in die Atmosphäre, treffen auf noch wärmere Temperaturen, wo sie schließlich vollständig verdampfen. Ihre Wirkung zieht Ammoniak und Wasser in tiefe Ebenen in die Atmosphäre des Planeten. Das erklärt, warum wir bei Junos an diesen Orten nicht viel davon sehenMikrowellen-Radiometer.


Gewitter in dicken, dunklen, turbulenten Wolken.

Auf Jupiter wird angenommen, dass sich Mushballs in starken Gewittern bilden, in Wolken, die sowohl Ammoniak als auch Wasser enthalten. Künstlerkonzept überNASA/ JPL-Caltech/ SwRI/ MSSS/ Gerald Eichstädt/ Heidi N. Becker/ Koji Kuramura.

Mushballs und Hagelkörner

Auf der Erde,Hagelkörnerbilden sich aus Wassertröpfchen, die bei Kontakt mit gefrierenKondensationskeime, oder Wolkensamen. Sie sind winzige Partikel wie Staub oder Ruß, etwa 0,2 Mikrometer (µm) oder 1/100 der Größe eines Wolkenwassertropfens. Hagelkörner können einen Durchmesser von bis zu 15 cm erreichen.

Auf Planeten wie Jupiter und wahrscheinlich Uranus und Neptun wird angenommen, dass die hagelsteinartigen Breikugeln im Inneren größer und matschiger sind, daher der Name.

Ebenso, wie man es auf den Riesenplaneten vermutet, bilden sich Hagelkörner auf der Erde in Gewitterwolken.

Zukünftige Missionen benötigt

Um die Hypothese jedoch wirklich festzunageln und hoffentlich zu bestätigen, wäre eine neue Mission oder Missionen erforderlich. Das letzte Mal, als Uranus und Neptun besucht wurden, waren dieReisen 2Raumschiffe in den 1980er Jahren, und das waren nur kurze Vorbeiflüge.

Wie im Papier vermerkt:

Das Ausmaß der Verarmungsregion von Ammoniak (und möglicherweise Wasser) ist jedoch unbekannt. Um bestimmen zu können, wie tief diese Arten transportiert werden, ist eine spezielle Mission erforderlich, um die tiefe atmosphärische Struktur zu kartieren und die feuchte Konvektion auf Planeten mit Wasserstoffatmosphären zu verstehen.

Weißes, eisiges ovales Objekt mit konzentrischen Schichten, auf Holz sitzend.

Ein Hagelkorn auf der Erde, das seine Schichtstruktur zeigt. Mushballs gelten als ähnlich, aber größer und matschiger in der Zusammensetzung. Bild über ERZ/Wikipedia(CC BY-SA 3.0).

Guillot sagte auch:

Um die Prozesse vollständig zu verstehen, brauchen wir eine spezielle Mission, um die tiefe atmosphärische Struktur zu kartieren und die Vermischung in Wasserstoffatmosphären zu verstehen. Neptun und Uranus sind eine kritische Verbindung zwischen Riesenplaneten wie Jupiter und Saturn und eisriesigen Exoplaneten, die wir in der Galaxie entdecken. Da müssen wir unbedingt hin!

Fazit: Riesige, matschige Hagelkörner, sogenannte Mushballs, könnten das seit langem bestehende Rätsel erklären, warum Ammoniak in den Atmosphären von Uranus und Neptun zu fehlen scheint. Sie transportieren das Gas viel zu tief in die Atmosphäre, um von der Erde aus entdeckt zu werden.

Quelle: Mushballs und der Mangel an Ammoniak in Uranus und Neptun

Über die Europlanet Society