Amoniak to kluczowy składnik nawozu, który działa jak środek zapobiegający zamarzaniu, a gdy miesza się z kryształkami lodu, powoduje ich topienie, co z kolei wywołuje ogromne burze na powierzchni planety.
Obrazy z misji NASA Juno ujawniły duże, kuliste, wirujące białe chmury amoniaku pokrywające ponad 3200 kilometrów kwadratowych górnej atmosfery planety. Te wirujące chmury wiszą ok. 16 kilometrów nad innymi obłokami Jowisza i rzucają ogromne cienie oraz powodują powstawanie błyskawic. Według zespołu NASA to zjawisko jest unikalne dla atmosfery Jowisza.
“Na Jowiszu, podobnie jak na Ziemi, mieszanina dwóch trzecich wody i jednej trzeciej amoniaku pozostaje w stanie ciekłym do temperatury -100°C” – powiedział autor artykułu opublikowanego w czasopismach “Nature” i “Journal of Geophysical Research: Planets” oraz naukowiec planetarny Tristan Guillot z Uniwersytetu Côte d’Azur w Nicei.
“Kryształy lodu, które zostały podniesione wysoko do atmosfery Jowisza, są topione przez amoniak i, tworząc ciecz, stają się nasionami egzotycznych gradobić” – wyjaśnił.
Te puszyste kule obłoków są cięższe, więc wpadają głębiej w atmosferę – aż do punktu, w którym wyparowują. Mechanizm ten wciąga amoniak i wodę do bardzo głębokich poziomów atmosfery planety. Może to potencjalnie tłumaczyć pomiary Juno, zgodnie z którymi ilość amoniaku na Jowiszu jest zmienna do głębokości co najmniej 160 km pod widocznymi chmurami.
Grafika prezentująca proces powstawaniu gradu z amoniaku i wody / Becker/Nature
Podobnie jak na Ziemi, atmosfera Jowisza jest poruszana przez burze z piorunami, które tworzą się głęboko w atmosferze planety – około 50 km pod widocznymi chmurami, gdzie temperatura jest zbliżona do punktu zamarzania. Kiedy burze są wystarczająco silne, przenoszą kryształki lodu do górnej atmosfery, gdzie lód jest następnie zamieniany w ciecz.
Pomiary przeprowadzone przez misję Juno wykazały, że w pobliżu równika Jowisza znajduje się dużo amoniaku, ale jego dokładne poziomy są bardzo zmienne. “Misja ujawniła, że atmosfera Jowisza jest dużo bardziej złożona i intrygująca niż wcześniej przewidywano” – przyznał prof. Guillot – “W bardzo niskich temperaturach, wynoszących około -90°C, lód wodny i para amoniakowa łączą się w ciecz. Hipotezujemy, że to uruchamia następnie nieoczekiwaną meteorologię planety”.
Podczas gwałtownych burz na Jowiszu z cieczy tej tworzą się kamienie gradowe – podobnie jak w przypadku burz lądowych, gdzie grad tworzy się w obecności bardzo schłodzonej wody płynnej. Nasilenie gradobicia tworzy substancję podobną do pośniegowego błota, otoczoną warstwą lodu, a następnie znowu ulegają topnieniu, opadają, odparowują i znowu opadają na niższe warstwy głębokiej atmosfery planety.
W ten sposób amoniak i woda są wchłaniane do głębszych poziomów w atmosferze.
Misja Juno skupiła się także na badaniu błyskawic, które pojawiają się na Jowiszu jako jasne plamy w górnych warstwach chmur. W przeciwieństwie do poprzednich misji, które obserwowały tylko błyskawice z głębokich regionów planety, bliższa odległość misji od planety umożliwiła wykrycie mniejszych i płytszych miejsc. Eksperci zaobserwowali, że błyski pochodzą z regionów, w których temperatura jest niższa niż -66°C i w których nie można znaleźć samej wody w stanie ciekłym, a obecność cieczy jest uważana za kluczową dla procesu wytwarzania pioruna.
Statek kosmiczny NASA Juno krąży wokół planety co 53 dni, zbierając pomiary składu atmosfery Jowisza od bieguna do bieguna. Dało to możliwość pierwszego przyjrzenia się biegunom Jowisza, na których znajdują się ogromne cyklony o średnicy tysięcy kilometrów.