Bilim İnsanları Doğruladı: Jüpiter, Amonyak Sulu Şoklarla Sarsılıyor!

2020 yılında, bir grup bilim insanı Jüpiter’in üst atmosferindeki tuhaf tutarsızlıklara bir açıklama getirdi. Yoğun fırtınalar sırasında dev gaz gezegene buzla kaplı kar yığınlarının yağdığını öne sürdüler. O dönemde, amonyak dolu slushy tarzı dolu taneleri fikri fazlasıyla tuhaf göründüğü için, bu fikri çürütmek adına yıllarını harcadılar.

Ancak Jüpiter’in bu kar yığınları inkâr edilemez hale geldi. Yeni araştırmalar, bu tuhaf fenomenin yalnızca var olduğunu değil, aynı zamanda güneş sistemindeki tüm gaz gezegenlerde de meydana gelebileceğini doğruladı.

Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesi’ndeki (UC Berkeley) gezegen bilimcilerinin Science Advances dergisinde yayımlanan bulgularında, Jüpiter’deki şiddetli yıldırımlar eşliğindeki kar yığınlarının meydana geldiği doğrulandı. Kar yığınları—amonyak ve suyun su buzu kabuğu içinde hapsedildiği slushy toplar—Jüpiter’in daha derin katmanlarına amonyak taşıyarak atmosferini ayrıştırıyor.

UC Berkeley’de lisansüstü öğrenci olan Chris Moeckel ve astronomi profesörü Imke de Pater, şu anda hakem değerlendirmesinde olan bu çalışmanın ortak yazarları. Başta bu teorinin fazla karmaşık olduğunu düşündüklerini itiraf ediyorlar. “Imke ve ben, ‘Bunun doğru olmasının imkanı yok’ diye düşündük,” diyor Moeckel bir açıklamasında. “Bunu açıklamak için pek çok şeyin bir araya gelmesi gerekiyor, çok egzotik geliyor. Üç yılımı bunu çürütmeye çalışarak harcadım. Ve bunu yanlış çıkaramadım.”

Jüpiter’in, gezegeni saran, amonyak açısından zengin bulutları ve büyük fırtınalar içeren fırtınalı havası bilinir. Gezegeni atmosferinin ana bileşenleri hidrojen ve helyum gazlarıdır, ayrıca az miktarlarda amonyak ve su da bulunur.

Bernateden şiddetli fırtınalar, Jüpiter’in kargaşalı atmosferinde bu kar yığınlarını ve sığ yıldırımları oluşturuyor. Bu kar yığınları, Jüpiter’in bulut üstlerinden 40 mil (64 kilometre) aşağıdaki fırtına bulutları tarafından oluşturulur. Fırtına bulutları, genellikle görülebilir bulut katmanının üstünde kalan aşırı yüksekliğe kadar su buzunu taşır. Zirveye ulaştıklarında, amonyak bir antifriz gibi davranarak buzu eritir ve karışarak, daha sonra su buzuyla kaplanan slushy tarzı amonyak-su sıvısı oluşturur, böylece bir kar yığını meydana gelir.

Kar yığınları fikri, uzun süredir devam eden bir Jovian gizemi için bir açıklama olarak ilk kez önerildi: amonyak neden Jüpiter’in atmosferinin belli bölümlerinden kaybolmuş gibi görünüyor. Makaleye göre, kar yığınları atmosferde yükselirken sonunda ağırlıkları nedeniyle düşmeye başlar. Bu işlemi yaparken, amonyağı ve suyu, üst atmosferden bulutların altındaki derin katmanlara yeniden dağıtır, böylece Jüpiter’in radyo gözlemlerinde görülebilen amonyak açısından tükenmiş alanlar oluştururlar.

“Yani esasen, bu tuhaf sistem, bulut güvertesinin çok aşağısında tetikleniyor, atmosferin tepesine kadar gidiyor ve ardından derinlere batıyor,” dedi Moeckel. Bu, bulut tepesindeki kimyasal bileşimin Jüpiter’in atmosferinin derinlerindeki bileşimi mutlaka yansıtmadığı sonucunu doğuruyor.

Araştırmanın arkasındaki bilim insanları, Jüpiter’in üst atmosferinin ilk 3 boyutlu görselleştirmesini oluşturdular, ki bu da kar yığınlarının gerçekten var olduğunu doğruladı. Hatta bu tür slushy dolu fırtınaları Satürn, Uranüs ve Neptün gibi diğer dev gezegenlerde de meydana gelebilir.

Juno uzay aracının Mikrodalga Radyometresi, Çok Büyük Dizi ve Hubble Uzay Teleskobu’ndan elde edilen gözlemleri kullanan araştırmacılar, Jüpiter’deki havanın derinliğini ve etkisini inceler oldular. 3 boyutlu görselleştirme çalışması, Jüpiter’deki hava sistemlerinin çoğunun, gezegenin görülebilir bulut katmanının yaklaşık 6 ila 12 mil (10 ila 20 kilometre) altındaki sığ bir bölgeye yerleştiğini gösterdi. Diğer hava olayları ise Jüpiter’in stratosferine çok daha derinlere iniyor. “Jüpiter’e her baktığınızda, çoğunlukla yüzey seviyesinde görürsünüz,” dedi Moeckel. “Sığ, ancak birkaç şey—girdaplar ve bu büyük fırtınalar—içine nüfuz edebilir.”

Çalışma, Jüpiter’deki sığ hava olaylarının, Jüpiter’in atmosferinin daha derin kısımlarındaki amonyak tükenişini açıklayamayacağını belirtiyor. Bunun yerine, plümler ve girdaplar gibi geniş ölçekli olayların, fırtına ölçekli fenomenlerle—örneğin bu kar yığını dolu fırtınalarıyla—birlikte atmosferin tükenmesine neden olabileceği belirtiliyor.

Jüpiter ve güneş sisteminin diğer uzak gezegenlerine gönderilen misyonlar, yalnızca üst atmosfere bakabiliyor, ki bu da “aslında gezegenin iç yapısı için oldukça kötü bir temsilci,” dedi Moeckel. “Üstteki bulutların fırtınaları nedeniyle atmosferin iyi karıştığını düşünebilirsiniz,” diye ekledi. “Üste baktığınızda kaynıyor gibi görünüyor ve tüm tencerenin kaynıyor olduğunu varsayabilirsiniz. Ancak bu bulgular gösteriyor ki üstte kaynayan sistem, alt tarafında çok daha istikrarlı ve yavaş bir yapıya sahip.”