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Sonnensystem: Im Herzen der Jupiter-Stürme

Was verbirgt sich unter den Wolken des Jupiters? Der Antwort auf diese Frage sind Astronomen mit den Radioteleskopen von ALMA näher gekommen. Mit ihrer Hilfe konnten sie 50 Kilometer unter die sichtbare Wolkendecke blicken.
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Die vier Galileischen Monde, der Große Rote Fleck und verschiedenfarbige Sturmbänder – Jupiter ist nicht nur wegen seiner Größe ein faszinierendes Himmelsobjekt. Doch obwohl der Gasriese seit Jahrhunderten unter aufmerksamer astronomischer Beobachtung steht, verbergen sich tief unter seinen farbenprächtigen Wolken noch immer zahlreiche ungelöste Rätsel. Um etwas Licht ins Dunkel zu bringen, zeichnete das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) Radiowellen auf, die Informationen über das Innenleben von Jupiters gigantischen Stürmen liefern.

Jupiter im Bereich der Radiowellen und im sichtbaren LichtLaden...
Jupiter im Bereich der Radiowellen und im sichtbaren Licht | Das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) in Chile nahm Jupiter im Bereich von 1,3 Millimeter Wellenlänge auf (oberes Bild). Es hat den Riesenplaneten über eine ganze Rotation hinweg – also rund zehn Stunden – beobachtet, um die gesamte Oberfläche zu erfassen. Mit ALMA können die Astronomen rund 50 Kilometer unter die sichtbare Wolkendecke von Jupiter blicken, die im unteren Bild vom Weltraumteleskop Hubble fotografiert wurde.

Bis zu 50 Kilometer tief sieht ALMA durch die oberste Wolkendecke. Das ermöglicht den Wissenschaftlern, eine dreidimensionale Karte der oberen Planetenatmosphäre und der darin auftretenden Stürme zu erstellen. Die Jupiteratmosphäre besteht überwiegend aus Wasserstoff und Helium, dazu kommen geringere Mengen Ammoniak, Methan, Wasser und etwas Schwefelwasserstoff. Die oberste Schicht setzt sich vor allem aus Ammoniakeis zusammen. Darunter befinden sich ein Bereich fester Ammoniumsulfat-Partikel und noch tiefer eine Zone, die von Wolken aus Wassertröpfchen gebildet wird. Aber was im Inneren der stürmischen Wolkenbänder vor sich geht, war lange reine Spekulation.

Nun hat das National Radio Astronomy Observatory jedoch mit Hilfe von ALMA neue Erkenntnisse über die dynamische Jupiteratmosphäre gewinnen können. Es begann mit einem kleinen weißen Wirbel südlich des Jupiteräquators, der einigen Amateurastronomen bereits im Januar 2017 auffiel. Kurz darauf richtete ALMA den Blick auf die weißen Wolkenberge und konnte verfolgen, wie sich das zunächst lokale Ereignis zu einer Störung ausdehnte, die binnen weniger Wochen den gesamten Wolkenring durcheinanderbrachte.

»Es ist das erste Mal überhaupt, dass wir die Jupiteratmosphäre unter den Ammoniakwolken untersuchen können, so kurz nachdem dort große Energiemengen freigesetzt wurden«, berichtet Imke de Pater von der University of California in Berkeley.

Zusammen mit Aufnahmen des Very Large Array der US-amerikanischen National Science Foundation können die Wissenschaftler darauf schließen, dass die Stürme ihren Ursprung in einer Veränderung der Konvektionsströmung innerhalb der wasserreichen Atmosphärenschicht haben. Diese wiederum beeinflusst die Ammoniakwolken, die dann als grellweiße Wirbel nach oben steigen – oft bis weit über die eigentliche Wolkendecke des Riesenplaneten hinaus. All diese Turbulenzen und Strömungen zusammen erzeugen schließlich Jupiters charakteristisches Streifenmuster.

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