Ein Team von Wissenschaftlern und Amateurastronomen hat eine langjährige Überzeugung über die Wolken Jupiters in Frage gestellt, die traditionell als hauptsächlich aus gefrorenem Ammoniak bestehend angesehen wurden. Dieser Durchbruch verändert das Verständnis der atmosphärischen Zusammensetzung des Gasriesen.
Mit handelsüblichen Teleskopen und Spektralfiltern sammelte der Amateurastronom Steve Hill Daten, um die Ammoniakverteilung in Jupiters Atmosphäre zu kartieren. Hills Entdeckungen widersprachen jedoch den früheren Modellen der atmosphärischen Zusammensetzung des Planeten.
Patrick Irwin von der Universität Oxford äußerte anfangs Skepsis gegenüber Hills alter Technik, erkannte jedoch bald deren Bedeutung. Die Analyse ergab, dass Jupiters Atmosphäre hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium besteht, zusammen mit geringen Mengen Ammoniak, Methan, Wasserdampf und anderen Gasen, die Wolken bilden, die das Sonnenlicht reflektieren und der Planetenoberfläche ihr auffälliges Aussehen verleihen.
Traditionell gingen Wissenschaftler davon aus, dass die oberen Wolken hauptsächlich aus Ammoniakeis bestehen, da es in der Atmosphäre vorhanden ist und sich bei relativ niedrigen Drücken verflüssigt. Irwin erklärte, dass Astronomen oft ein vereinfachtes Modell annehmen, es sei denn, überwältigende Beweise legen etwas anderes nahe.
Im Jahr 2023 nahm Irwin Kontakt zu Hill über einen gemeinsamen Bekannten auf, nachdem Hill seine faszinierenden Beobachtungen präsentiert hatte. Hill verwendete eine Technik aus den 1970er und 1980er Jahren, die als Analyse der Absorptionsbandtiefe bekannt ist, um die Gaskonzentrationen basierend auf der Lichtabsorption bei spezifischen Wellenlängen zu schätzen und erfolgreich die Ammoniakverteilung über den Wolken Jupiters zu berechnen.
Weitere Analysen zeigten, dass das reflektierte Licht aus Wolkenschichten stammte, in denen der atmosphärische Druck zu hoch und die Temperaturen zu hoch waren, damit Ammoniak kondensieren kann. Irwin bemerkte, dass die Hauptreflexionsschicht deutlich tiefer liegt, als Ammoniak kondensieren sollte, und zwar bei 2-3 Bar.
Folglich wurde geschlossen, dass Jupiters Wolken wahrscheinlich aus Ammoniumhydrosulfid und möglicherweise aus Partikeln bestehen, die durch photochemische Reaktionen erzeugt werden, obwohl die genaue Zusammensetzung weiterhin ungewiss bleibt. Eine weitere Hypothese besagt, dass die Wolken eine exotische Mischung aus Wasser und Ammoniak sein könnten.
Diese Entdeckungen deuten auf komplexe photochemische Prozesse in Jupiters Atmosphäre hin. Irwin bemerkte, dass in den meisten Regionen Ammoniak schneller zerstört wird, als es nach oben transportiert werden kann, was bedeutet, dass Wolken aus reinem Ammoniakeis relativ selten und auf Gebiete mit intensiver Konvektion beschränkt sind.
Um Hills Beobachtungen zu validieren, verglich das Team die Daten mit fortgeschrittenen Analysen, die mit dem MUSE-Instrument des Very Large Telescope (VLT) der ESO sowie mit VLA und der Juno-Mission der NASA durchgeführt wurden. Dieser Vergleich bestätigt die Ergebnisse und eröffnet neue Möglichkeiten für zugänglichere Beobachtungen von Jupiter und ähnlichen Planeten wie Saturn.
Hill betonte, dass das Verständnis darüber, wo Ammoniak vorhanden ist, entscheidende Hinweise auf meteorologische Prozesse auf Jupiter liefert, was für das Verständnis dieses Planeten und anderer ähnlicher wichtig ist. Trotz des bemerkenswerten Fortschritts gibt es weiterhin Einschränkungen, einschließlich des angenommenen 'vertikalen' Profils des Ammoniaks, das je nach Höhe variieren kann.
Irwin fügte hinzu, dass engere Vergleiche der Ergebnisse von VLT/MUSE, Juno und VLA erforderlich sind, um die Verteilung von Ammoniak in verschiedenen Höhen zu verstehen. Die Beiträge von Amateur- und Berufastronomen zeigen, wie wertvoll selbst scheinbar 'einfache' Beobachtungen für die Erweiterung des Wissens über das Universum sein können.