Water in de Grote Rode Vlek wijst op een enorme voorraad op de planeet

 

Jupiter gefotografeerd door de Juno ruimtesonde van de NASA
Deze foto van Jupiter is gemaakt met behulp van de Juno ruimtesonde van de NASA. Credit: NASA

Op 7 december 1995 dook de Galileo-sonde van de NASA met een snelheid van 170.000 kilometer per uur de atmosfeer van Jupiter in. De Galileo stuurde gedurende 54 minuten gegevens terug naar de Aarde en werd daarna door de enorme zwaartekracht van de planeet verpulverd. Galileo bepaalde gedurende zijn afdaling de atmosferische samenstelling van de planeet en sommige van die gegevens komen overeen met wat men verwachtte maar er waren ook enkele verrassingen. Een van die verrassingen was dat het gebied waar de Galileo de atmosfeer indook veel droger was dan men had verwacht. De 79 manen van Jupiter bestaan grotendeels uit ijs dus men had eigenlijk verwacht dat er ook een aanzienlijke hoeveelheid water in de atmosfeer zou voorkomen. Als dat zo is dan is dat niet door de Galileo gevonden.

Bijna een kwart eeuw later discussiëren wetenschappers nog steeds over hoeveel water er in de atmosfeer van Jupiter aanwezig is. Recent onderzoek door een team wetenschappers onder leiding van de astrofysicus Máté Ádámkovics van de universiteit van Clemson (South Carolina, Verenigde Staten) wijst op veel water.

Door het analyseren van gegevens die met telescopen vanaf de grond zijn verkregen zijn er signalen gevonden van de chemische handtekening van water diep onder het oppervlak van de Grote Rode Vlek op Jupiter. Jupiter is een gasreus die twee keer zoveel massa heeft dan alle andere planeten bij elkaar en ofschoon 99% van die massa uit waterstof en helium bestaat zijn zelfs kleine gehaltes water al snel veel meer dan we op Aarde hebben aan te pakken.

Het team richtte zich op de Grote Rode Vlek, dit is een wervelstorm met een breedte van tweemaal de doorsnede van de Aarde die al meer dan 450 jaar wordt waargenomen. Het team zocht naar water door te kijken naar stralingsgegevens die werden verzameld door twee instrumenten gekoppeld aan telescopen op Aarde: de iSHELL die is gekoppeld aan de Infrared Telescope Facility van de NASA en de Near Infrared Spectrograph van de Keck 2-telescoop. Beide telescopen bevinden zich op de uitgedoofde vulkaan Mauna Kea op Hawaii. iSHELL is een instrument met een zeer hoge resolutie dat over een groot bereik gassen in het spectrum kan onderscheiden. Keck 2 is de gevoeligste infraroodtelescoop op Aarde.

Het team vond bewijs voor drie verschillende wolkenlagen in de Grote Rode Vlek waarbij de diepste wolkenlaag zich op 5 – 7 bar bevond. Een bar is een metrische eenheid die ongeveer gelijk is aan de gemiddelde luchtdruk op Aarde op zeeniveau. De hoogte op Jupiter wordt uitgedrukt in bar omdat de planeet geen oppervlak heeft zoals de Aarde waar vanaf je de hoogte kan bepalen. Op ongeveer 5 – 7 bar, dat is ongeveer 150 kilometer onder de wolkentoppen heerst een temperatuur waarvan astronomen denken dat water zal bevriezen.

De ontdekking van water op Jupiter met behulp van deze techniek is op verschillende manieren belangrijk. De huidige studie richtte zich op de rode vlek maar toekomstige onderzoeken zullen in staat zijn te bepalen hoeveel water er op de hele planeet voorkomt. Water speelt mogelijk een belangrijke rol in de dynamische weerspatronen op de planeet. Deze techniek zal vermoedelijk een belangrijke bijdrage leveren in het begrijpen waarom de atmosfeer van Jupiter zo turbulent is. Daarnaast, zeggen de onderzoekers, is de aanwezigheid van water altijd een reden om te zoeken naar eventueel leven. Ofschoon dit hoogst onwaarschijnlijk is kan het nooit worden uitgesloten denken de onderzoekers.

De voornaamste rol van de universiteit van Clemson in het onderzoek was het ontwikkelen van speciale software die de ruwe data omzette naar wetenschappelijke gegevens die eenvoudiger konden worden geanalyseerd en verdeeld kon worden onder wetenschappers van andere universiteiten.

In 2016 is de Juno ruimtesonde van de NASA bij Jupiter aangekomen. Juno zal tot minstens 2021 de planeet onderzoeken. Ook Juno zoekt naar water door gebruik te maken van een hightech infrarode spectrometer. Als de waarnemingen van Juno overeenkomen met die van telescopen op de grond dan kan men gevoeglijk aannemen dat hetgeen nu in de rode vlek is aangetroffen geldt voor de gehele planeet. De techniek kan ook worden toegepast om Saturnus, Uranus en Neptunus op de aanwezigheid van water te onderzoeken.

In het najaar zal een nieuw project opgestart worden dat ook weer gebruikt maakt van de iSHELL en de resultaten hiervan zullen de gegevens van de Juno moeten gaan aanvullen. Om de vele gigabytes aan data die worden verzameld te onderzoeken wordt de software aangepast zodat dit grotendeels automatisch zal gebeuren.

Jupiter heeft nog steeds veel geheimen voor ons maar er staat een hele horde wetenschappers te popelen om die geheimen te ontrafelen.

Bron: clemson.edu

 

Eerste publicatie: 3 september 2018