ALMA vindt blauwzuur in de stratosfeer van Neptunus
Astronomen hebben met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) een gedetailleerde kaart van de verdeling en de hoeveelheid gasvormig waterstofcyanide in de bovenste delen van de atmosfeer van Neptunus gemaakt.
Vanwege zijn grote afstand tot de Aarde is Neptunus de enige planeet in ons zonnestelsel die niet met het blote oog zichtbaar is. Het bestaan van de planeet werd aan de hand van berekeningen voorspeld.
Neptunus bevindt zich op een gemiddelde afstand van bijna 4,5 miljard kilometer van de Zon. De planeet heeft 165 jaar nodig voor een omwenteling om de Zon. De sterk excentrische baan van Pluto zorgt ervoor dat deze dwergplaneet zich iedere 248 jaar gedurende 20 jaar binnen de baan van Neptunus bevindt.
De atmosfeer van Neptunus bestaat voornamelijk uit moleculair waterstof, atomair helium en methaan.
De blauwe kleur van de planeet wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van methaan in de atmosfeer. Ook de blauwgroene kleur van Uranus wordt door atmosferisch methaan veroorzaakt maar Neptunus is veel helderder blauw. Er moet dus een onbekende component aanwezig zijn die zorgt voor die intensere kleur.
Wat Neptunus anders maakt dan de andere gasplaneten is dat er, uitgaande van eerdere onderzoeken, gasvormig waterstofcyanide (blauwzuur) in de stratosfeer voorkomt.
De astronomen maakten gebruik van archiefdata die ALMA op 30 april 2016 had verzameld.
De hoogste intensiteit van waterstofcyanide werd gevonden rond de evenaar (ongeveer 1,7 ppb). Rond 60° zuiderbreedte was de concentratie met 1,2 ppb het laagst. Eén ppb betekent dat er 1 molecuul waterstofcyanide aanwezig is per 1 miljard andere atmosferische moleculen.
De gordelachtige verdeling van waterstofcyanide kan worden geïnterpreteerd als het effect van het transport van stikstof uit de troposfeer van Neptunus door meridionale atmosferische circulatie, of als een externe bron, zoals komeetbotsingen.
Volgens de onderzoekers kunnen grote atmosferische stromingen een inhomogene ruimtelijke verdeling van sporenmoleculen in de atmosfeer van een planeet veroorzaken. Ozon in de atmosfeer van de Aarde wordt bijvoorbeeld op een ongelijkmatige manier verdeeld.
De stratosferische ozon van de Aarde wordt gekenmerkt door zijn hogere concentratie op hoge breedtegraden. Dit komt door de beweging van lucht van lage breedtegraden naar hoge breedtegraden in de stratosfeer waar ozon wordt geproduceerd.
Op basis hiervan gingen de onderzoekers ervan uit dat verschillende concentraties waterstofcyanide op Neptunus zouden worden toegeschreven aan de circulatie in de atmosfeer.
Anders gezegd, er wordt een opwaartse stroming gegenereerd op gemiddelde breedtegraden daar waar het minste blauwzuur aanwezig is. Van hieruit worden stikstofmoleculen getransporteerd naar de stratosfeer. Deze stikstofmoleculen zijn een bron voor blauwzuur. Die stikstofmoleculen worden verder getransporteerd naar de evenaar en de zuidpool, onderwijl produceren ze waterstofcyanide door fotochemische reacties in de stratosfeer.
De onderzoekers concluderen dat hun onderzoek sterk de mogelijkheid ondersteunt dat er massale atmosferische beweging of een algemene circulatie bestaat in Neptunus die de productie van waterstofcyanide (HCN) in de stratosfeer induceert.
De resultaten van hun onderzoek werden in de Astrophysical Journal Letters gepubliceerd.
Eerste publicatie: 23 mei 2021
Bron: Sci-News
