До недавнего времени считалось, что осадки в виде мягких шаров выпадают только на Юпитере. Однако не исключено, что они происходят в атмосферах всех планет-гигантов Солнечной системы - и не только.
Ледяные, богатые аммиаком мягкие шарики могут очень глубоко погружаться в атмосферу Юпитера. Ученый-планетолог Тристан Гийо считает, что это вполне может объяснить удивительно низкие уровни аммиака, также наблюдаемые на Уране и Нептуне. Поможет ли это понять глубокие, богатые водородом атмосферы гигантских экзопланет?
Астрономы ранее наблюдали неравномерное распределение аммиака на Юпитере. Напротив, ключевые доказательства присутствия здесь мягких шаровидных осадков получены из крупных планов сильных штормов, происходящих на планете, которые были сфотографированы космическим аппаратом «Юнона». Он выявил, среди прочего, слабые грозовые разряды в областях, где температура опускается ниже -66 ° C. Однако мы знаем, что явление молнии требует наличия жидкости в атмосфере, а вода при таких низких температурах всегда является твердым телом. Этот результат поначалу удивил астрономов.
Однако вскоре возникла другая идея - ведь при таких температурах воду можно смешивать с каким-нибудь антифризом. В прошлом году Гийо и его коллеги предположили, что комбинация аммиака и воды может привести к получению жидкости, достаточно густой, чтобы генерировать электрические разряды. По мнению ученого, аммиак - лучший антифриз, который можно получить. Смешивание одной части аммиака с двумя частями воды сохраняет текучесть раствора даже при -100ºC. А атмосфера Юпитера содержит достаточно аммиака, чтобы эта смесь образовалась самопроизвольно и выпадала в виде града из больших липких сфер.
На диаграмме выше показано, что образование мягких осадков происходит, когда водяной лед кристаллизуется высоко в атмосфере Юпитера, а затем медленно начинает двигаться вниз. В нижних слоях атмосферы аммиак уже смешивается с водяным льдом. Его присутствие эффективно растапливает замерзшую воду. Во время сильных штормов здесь, вероятно, образуется большое количество воды, смешанной с аммиаком, после чего похожие на град шары оседают все глубже и глубже в атмосферу. Капли могут достигать массы до килограмма или даже больше. Таким образом, штормы Юпитера вытягивают аммиак из верхних слоев атмосферы в свои глубины, в то время как в относительно спокойных экваториальных регионах планеты, где штормов меньше, аммиака может быть явно больше.
Недавние инфракрасные и радиоволновые наблюдения показали, что аммиак относительно редко встречается на Уране и Нептуне - по сравнению с другими небольшими частицами, которые, по мнению ученых, присутствовали в ранней Солнечной системе во время формирования этих планет. На недавнем научном конгрессе «Европланета» Гийо отметил, что мягкие сферы также могут объяснить это, поскольку они будут втягивать аммиак глубже в газовую атмосферу ледяных гигантов, делая ее более тонкой «снаружи ».
Более низкие температуры в атмосферах Урана и Нептуна способствуют влиянию аммиака. Гийо показал, что на этих двух ледяных гигантах, а также на Сатурне, подобные осадки могут происходить в более широком диапазоне условий, чем на Юпитере. С другой стороны, то, что отличает Уран и Нептун явно друг от друга, - это частота и сила штормов. Более сильные штормы могут принести большее количество аммиака. Содержание аммиака на Сатурне изменяется - как и на Юпитере - с широтой.
Дэйв Стивенсон, который ранее изучал Юпитер с Гийо, но больше не исследовал вместе с ним Уран и Нептун, тем не менее, осторожен. Он считает, что в настоящее время у нас нет альтернативы объяснению выпадений аммиачной пульпы, если мы хотим как-то объяснить загадочную неравномерность распределения аммиака на Юпитере. Однако, по его мнению, в случае с Ураном и Нептуном собранные до сих пор данные также допускают альтернативные объяснения. Наверное, решить эту проблему поможет только новая специализированная миссия космического зонда по изучению ледяных гигантов.
Источник: skyandtelescope.org