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Jupiter: Was verbirgt sich unter Jupiters Wolken?

Wolken in Jupiters oberer Atmosphäre verdecken den Blick auf die darunterliegenden Schichten. Radiomessungen gaben nun die Sicht frei und enthüllen Ammoniak, der aus der Tiefe nach oben wallt.
Jupiter im Blick vom Weltraumteleskop Hubble mit Großem Roten Fleck und WolkenbändernLaden...

Bereits im sichtbaren Licht zeigen sich Strukturen auf Jupiter, welche die große Dynamik des Gasriesen erahnen lassen: Die horizontalen Streifen, die zahlreichen Wirbel und der Große Rote Fleck weisen auf rasche und energiereiche Prozesse in Jupiters Atmosphäre hin. Nun konnten Wissenschaftler im Bereich der Radiowellen bis zu 100 Kilometer unter die Wolkendecke blicken. Sie erschlossen dabei dynamisch sehr aktive Regionen, in denen Ammoniak in die obere Atmosphäre aufsteigt.

Hochauflösendes Bild von Jupiter im Bereich der Radiowellen zeigt Strukturen tieferer AtmosphärenschichtenLaden...
Ein tiefer Blick in Jupiter | Die Radioteleskope des Very Large Array blickten unter Jupiters Wolkendecke: Dabei zeigen sich Gebiete in Tiefen von bis zu 100 Kilometern, wo Drücke von bis zu acht Bar herrschen. In wellenförmigen Strukturen um den Äquator wechseln sich ammoniakarme Regionen mit Streifen ab, in denen Ammoniak aus den unteren Schichten nach oben aufsteigt.

Mit den Radioteleskopen des Very Large Array im US-amerikanischen Bundesstaat New Mexico, das gerade neu aufgerüstet und erweitert worden war, hatte eine Forschergruppe um Imke de Pater an der University of California in Berkeley die Jupiteratmosphäre bei Wellenlängen zwischen 1,7 und 7 Zentimeter untersucht. Die dabei erstellten Karten von Jupiter zeigen einen Gürtel von vergleichsweise transparenten Regionen, der im untersuchten Radiobereich hell leuchtet. Dort herrscht eine geringe Ammoniakkonzentration, und diese Gebiete lassen sich den Forschern zufolge mit den bereits im Mikrowellenbereich bekannten "Hotspots" identifizieren. Während bisherige Karten im Radiobereich einige tausend Kilometer nördlich des Äquators nur ein breites Band ohne innere Strukturen aufweisen, zeigt die neue Messung mit größerer Auflösung an dieser Stelle unterschiedliche Zonen: Ammoniakarme Regionen wechseln sich mit Gebieten ab, in denen Ammoniak aus den unteren Schichten in Schwaden aufsteigt.

"Wenn man die Puzzleteile zusammensetzt, sind die Hotspots und die ammoniakreichen Gebiete tatsächlich wohl Bestandteile ein und derselben Dynamik", schließt Imke de Pater. An den Strukturen um den Äquator lässt sich ermitteln, wie Ammoniakgas nach oben steigt. Sie zeigen, wie Hitze aus den unteren Schichten an die Oberfläche gelangt und dienen so als Schlüssel, um die turbulenten Prozesse im Inneren der Jupiteratmosphäre besser zu verstehen.

Weitere Informationen über das Innere von Jupiter und seine Struktur wird als Nächstes die Raumsonde Juno liefern: Im Juli erreicht sie den Gasplaneten und wird in 32 nahen Vorbeiflügen zahlreiche Messungen durchführen. Ihre Instrumente können dabei noch tiefer unter die Wolkendecke spähen. Möglicherweise lassen sich dann die Prozesse im Inneren beleuchten, die zu den vielfältigen dynamischen Strukturen an der Oberfläche führen. Vielleicht entdeckt man dabei sogar die erwarteten Schichten von Wasserdampf in der Atmosphäre, welche die Vorgängersonde Galileo nicht aufgespürt hatte. Über die Häufigkeit von Wasser im Vergleich zu anderen Bestandteilen wie Stickstoff und Kohlenstoff lassen sich Schlüsse über die Entstehung von Jupiter ziehen: Ein ausgeglichenes Verhältnis zwischen diesen Stoffen spricht dafür, dass sich der Gasriese in einem kälteren, sonnenferneren Bereich der protoplanetaren Scheibe gebildet hatte. Sollte dagegen Wasserdampf dominieren, so könnte Jupiter in etwa an der Stelle entstanden sein, an der er auch heute seine Bahnen zieht.

23/2016

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 23/2016

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