Hundertjährige Stürme? So lange halten sie auf dem Saturn

Der größte Sturm im Sonnensystem, ein 10.000 Meilen breiter Hochdruckgebiet namens „Großer Roter Fleck“, schmückt seit Hunderten von Jahren die Oberfläche des Jupiter.

Eine neue Studie zeigt nun, dass Saturn – obwohl viel langweiliger und weniger farbenfroh als Jupiter – auch langanhaltende Megastürme mit Auswirkungen tief in die Atmosphäre hat, die über Jahrhunderte anhalten.

Die Studie wurde von Astronomen der University of California in Berkeley und der University of Michigan in Ann Arbor durchgeführt. Sie untersuchten die Radioemissionen des Planeten, die von unterhalb der Oberfläche stammen, und stellten langfristige Störungen in der Ammoniakverteilung fest Gas.

Die Studie wurde heute in der Fachzeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte.

Megastürme treten auf dem Saturn etwa alle 20 bis 30 Jahre auf und ähneln Hurrikanen auf der Erde, sind jedoch deutlich größer. Aber im Gegensatz zu den Hurrikanen auf der Erde weiß niemand, was Megastürme in der Saturnatmosphäre verursacht, die hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium mit Spuren von Methan, Wasser und Ammoniak besteht.

„Das Verständnis der Mechanismen der größten Stürme im Sonnensystem stellt die Theorie der Hurrikane in einen breiteren kosmischen Kontext, stellt unser aktuelles Wissen in Frage und verschiebt die Grenzen der terrestrischen Meteorologie“, sagte Hauptautor Cheng Li, ein ehemaliger 51 Peg b Fellow an der UC Berkeley, der jetzt Assistenzprofessor an der University of Michigan ist.

Imke de Pater, emeritierte Professorin für Astronomie sowie Erd- und Planetenwissenschaften an der UC Berkeley, untersucht seit über vier Jahrzehnten Gasriesen, um ihre Zusammensetzung und ihre Einzigartigkeit besser zu verstehen, und nutzt dazu das Karl G. Jansky Very Large Array in New Mexico um die Radioemissionen tief im Inneren des Planeten zu untersuchen.

„Bei Radiowellenlängen erforschen wir unterhalb der sichtbaren Wolkenschichten auf Riesenplaneten. Da chemische Reaktionen und Dynamik die Zusammensetzung der Atmosphäre eines Planeten verändern, sind Beobachtungen unterhalb dieser Wolkenschichten erforderlich, um die tatsächliche atmosphärische Zusammensetzung des Planeten zu bestimmen, ein Schlüsselparameter für den Planeten.“ Bildungsmodelle“, sagte sie. „Radiobeobachtungen helfen dabei, dynamische, physikalische und chemische Prozesse einschließlich Wärmetransport, Wolkenbildung und Konvektion in der Atmosphäre von Riesenplaneten sowohl auf globaler als auch lokaler Ebene zu charakterisieren.“

Wie in der neuen Studie berichtet, fanden de Pater, Li und Chris Moeckel, Doktorand an der UC Berkeley, etwas Überraschendes in den Radioemissionen des Planeten: Anomalien in der Konzentration von Ammoniakgas in der Atmosphäre, die sie mit dem Auftreten von Megastürmen in der Vergangenheit in Verbindung brachten die nördliche Hemisphäre des Planeten.

Nach Angaben des Teams ist die Ammoniakkonzentration in mittleren Höhen, knapp unterhalb der obersten Ammoniak-Eiswolkenschicht, geringer, in tieferen Höhen, 100 bis 200 Kilometer tiefer in der Atmosphäre, jedoch angereichert. Sie gehen davon aus, dass das Ammoniak über die Prozesse der Ausfällung und Wiederverdampfung von der oberen in die untere Atmosphäre transportiert wird. Darüber hinaus kann dieser Effekt Hunderte von Jahren anhalten.

Die Studie ergab außerdem, dass sich die beiden Gasriesen bemerkenswert unterscheiden, obwohl sowohl Saturn als auch Jupiter aus Wasserstoffgas bestehen. Während Jupiter troposphärische Anomalien aufweist, sind diese mit seinen Zonen (weißliche Bänder) und Gürteln (dunkle Bänder) verbunden und werden nicht wie auf Saturn durch Stürme verursacht. Der beträchtliche Unterschied zwischen diesen benachbarten Gasriesen stellt das Wissen der Wissenschaftler über die Entstehung von Megastürmen auf Gasriesen und anderen Planeten in Frage und könnte Einfluss darauf haben, wie sie in Zukunft auf Exoplaneten gefunden und untersucht werden.