Lange Stürme: Jahrhunderte währende Stürme auf dem Saturn
12/08/23 12:27
Seit Hunderten von Jahren schmückt der größte Sturm im gesamten Sonnensystem, ein gewaltiger 16.000 Kilometer breiter antizyklonischer Wirbel namens der "Große Rote Fleck", die Oberfläche des Planeten Jupiter.
Neue Forschungsergebnisse enthüllen, dass der Saturn, obwohl weniger lebhaft und farbenfroh als der Jupiter, ebenfalls langanhaltende Riesenstürme in seiner Atmosphäre hat, die über Jahrhunderte hinweg bestehen bleiben können.
Die Studie wurde von Wissenschaftlern der University of California, Berkeley, und der University of Michigan, Ann Arbor, durchgeführt. Diese haben die Radioemissionen des Planeten analysiert, die aus dem Inneren des Saturns stammen, und dabei langfristige Störungen in der Verteilung von Ammoniakgas entdeckt.
Die Ergebnisse der Studie wurden heute im Fachjournal Science Advances veröffentlicht.
Solche gewaltigen Stürme, ähnlich den Hurrikanen auf der Erde, treten etwa alle 20 bis 30 Jahre auf Saturn auf, sind jedoch deutlich größer. Doch im Gegensatz zu den Erde-Hurrikanen ist bisher nicht bekannt, was genau diese Megastürme in der Atmosphäre des Saturn auslöst. Diese Atmosphäre besteht hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium, mit geringen Mengen von Methan, Wasser und Ammoniak.
"Hintergrundwissen über die Mechanismen dieser gewaltigen Stürme im Sonnensystem eröffnet uns eine breitere kosmische Perspektive auf die Theorie der Hurrikane und stellt unser bisheriges Wissen in Frage. Gleichzeitig erweitert es die Grenzen der irdischen Meteorologie", erklärte Hauptautor Cheng Li. Er war zuvor als 51 Peg b Fellow an der UC Berkeley tätig und ist nun Assistenzprofessor an der University of Michigan.
Seit mehr als vier Jahrzehnten hat sich Imke de Pater, eine emeritierte Professorin für Astronomie und Erd- und Planetenwissenschaften an der UC Berkeley, intensiv mit Gasriesen beschäftigt, um ihre Zusammensetzung und ihre besonderen Eigenschaften besser zu verstehen. Dabei nutzte sie das Karl G. Jansky Very Large Array in New Mexico, um die Radioemissionen aus den tiefen Schichten des Planeten zu erforschen.
Durch den Einsatz von Radiowellenlängen können Forscher unter die sichtbaren Wolkenschichten der Gasriesen schauen. Aufgrund von chemischen Reaktionen und dynamischen Prozessen, die die Atmosphäre eines Planeten beeinflussen, sind Beobachtungen unterhalb dieser Wolkenschichten notwendig, um die tatsächliche Zusammensetzung der Atmosphäre zu bestimmen. Dieser Parameter ist von entscheidender Bedeutung für Modelle zur Entstehung von Planeten. Imke de Pater erklärte: "Radiobeobachtungen tragen dazu bei, die dynamischen, physikalischen und chemischen Vorgänge in den Atmosphären von Gasriesen auf globaler und lokaler Ebene zu charakterisieren, darunter Wärmetransport, Wolkenbildung und Konvektion."
Berichten zufolge haben Imke de Pater, Cheng Li und der Doktorand Chris Moeckel von der UC Berkeley in ihrer neuen Studie in den Radioemissionen des Planeten etwas Überraschendes festgestellt. Sie entdeckten Abweichungen in der Konzentration von Ammoniakgas in der Atmosphäre, die sie mit früheren Ereignissen von Megastürmen in der nördlichen Hemisphäre des Planeten in Verbindung brachten.
Laut den Forschern zeigt sich in mittleren Höhen, knapp unterhalb der obersten Schicht aus Ammoniak-Eiswolken, eine geringere Konzentration von Ammoniak. Jedoch hat sich in niedrigeren Höhen, etwa 100 bis 200 Kilometer tiefer in der Atmosphäre, eine Anreicherung von Ammoniak ergeben. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass dieser Übergang von oben nach unten durch die Prozesse des Niederschlags und der Reevaporation von Ammoniak in der Atmosphäre erfolgt. Interessanterweise kann dieser Effekt über Hunderte von Jahren hinweg anhalten.
Die Studie hat auch aufgezeigt, dass obwohl Saturn und Jupiter beide aus Wasserstoffgas bestehen, signifikante Unterschiede zwischen den beiden Gasriesen bestehen. Während Jupiter troposphärische Anomalien aufweist, die mit seinen Zonen (helleren Bändern) und Gürteln (dunkleren Bändern) in Verbindung stehen und nicht durch Stürme verursacht werden, wie es bei Saturn der Fall ist. Dieser bedeutende Unterschied zwischen den benachbarten Gasriesen wirft Fragen auf, was Wissenschaftler über die Entstehung von Megastürmen auf Gasriesen und anderen Planeten wissen, und könnte künftige Erkenntnisse darüber liefern, wie solche Stürme auf Exoplaneten gefunden und erforscht werden können.
