Jupiters kleurrijke wolken bestaan niet uit ammoniakijs. Maar waaruit dan wel?

Deze opname van het turbulente wolkendek van Jupiter is op 29 oktober 2018 gemaakt door NASA-ruimtesonde Juno. (NASA)

De ontdekking werd gedaan door astrofysicus Steven Hill van de Universiteit van Colorado (VS), die in zijn vrije tijd amateurastronoom is. Kort geleden ontdekte Hill dat de hoeveelheid ammoniak en de luchtdruk bovenin het wolkendek van Jupiter in kaart kunnen worden gebracht met behulp van een bescheiden telescoop en enkele speciale kleurfilters. Opmerkelijk genoeg toonden de eerste resultaten niet alleen aan dat de hoeveelheid ammoniak in de Jupiteratmosfeer in kaart kan worden gebracht door amateur-astronomen, maar ook dat de wolken te diep in Jupiters warme atmosfeer zitten om uit ammoniakijs te kunnen bestaan.

Voor het nieuwe onderzoek heeft astronoom Patrick Irwin van de Universiteit van Oxford (VK) de door Hill ontwikkelde werkwijze toegepast op waarnemingen van Jupiter die zijn gedaan met de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE)-spectrometer van de Very Large Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili. Met MUSE worden onder meer de ammoniak en wolkenhoogten in de Jupiteratmosfeer in kaart gebracht. Daarbij ontdekten Irwin en zijn team dat de meest opvallende wolken van Jupiter – wolken die waarneembaar zijn met een eenvoudige telescoop – veel dieper moeten zitten dat tot nu toe werd gedacht.

Ammoniumwaterstofsulfide

Maar waarom condenseert die ammoniak dan niet tot dikke wolken? Volgens Irwin en zijn team komt dit doordat zich in de atmosfeer van Jupiter onder invloed van de zon veel fotochemische reacties afspelen. De onderzoekers vermoeden dat in gebieden waar vochtige, ammoniakrijke lucht opstijgt de ammoniak sneller wordt afgebroken en/of met fotochemische reactieproducten wordt vermengd dan dat zich ammoniakijs kan vormen. Als gevolg daarvan bestaat het hoofdwolkendek waarschijnlijk uit ammoniumwaterstofsulfide, vermengd met smogachtige verbindingen die verantwoordelijk zijn voor de rood- en bruintenten die op foto’s van Jupiter te zien zijn. Alleen op plekken waar zeer sterke convectie optreedt kunnen wolken van vers ammoniakijs – herkenbaar aan hun witte kleur – ontstaan. In de atmosfeer van Saturnus blijkt ongeveer hetzelfde te gebeuren.