Na povrchu Jupitera se točí nádherné mraky. Tyto mraky obsahují vodu, podobně jako na Zemi, ale na této plynotěsné obří planetě jsou mnohem hustší—tak husté, že žádná vesmírná loď nedokázala přesně změřit, co leží pod nimi.
Nová studie, vedená vědci z Univerzity v Chicagu a Jet Propulsion Laboratory, nám poskytla hlubší pohled na tuto planetu tím, že vytvořila dosud nejúplnější model atmosféry Jupitera.
Mezi jinými částmi analýza odpovídá na dlouholetou otázku o tom, kolik kyslíku plynný obr ve skutečnosti obsahuje: odhaduje se, že Jupiter má přibližně jeden a půlkrát více kyslíku než Slunce. Tento objev pomáhá vědcům lépe porozumět tomu, jak se formovaly všechny planety v naší sluneční soustavě.
„To je dlouhodobé téma debat v oblasti planetárních studií,“ řekl Jeehyun Yang, postdoktorand na UChicago a první autor publikace. „Je to důkaz toho, jak může nejnovější generace výpočetních modelů přeměnit naše porozumění jiným planetám.“
Studie byla zveřejněna 8. ledna v časopise The Planetary Science Journal.
Mraky a chemie
O bouřlivých oblohách Jupitera víme už alespoň 360 let—tehdy astronomové pomocí raných teleskopů zdokumentovali podivnou, velkou stálou skvrnu na povrchu Jupitera.
Velká červená skvrna je obrovská bouře, dvakrát větší než Země, která se víří po staletí. Je to pouze jedna z mnoha na planetě, protože silné větry a hluboké mraky pokrývají celý povrch Jupitera kaleidoskopem bouří.
Co však nevíme, je přesně to, co leží pod těmito bouřemi. Mraky jsou tak husté, že vesmírná loď NASA Galileo ztratila kontakt se Zemí, když se v roce 2003 ponořila hlouběji do atmosféry. Další mise, která navštíví Jupiter, Juno, nyní katalogizuje planetu z bezpečné vzdálenosti na oběžné dráze.
Tato měření z oběžné dráhy mohou určit složení v horní atmosféře: amoniak, metan, amoniumhydrosulfid, vodu a oxid uhličitý, mezi jinými. Vědci tuto znalost kombinovali se znalostmi o chemických reakcích, aby vytvořili modely hluboké atmosféry Jupitera.
Avšak studie se rozcházely v určitých bodech, například kolik vody—tedy kyslíku—planeta obsahuje. Yang viděl příležitost aplikovat novou generaci chemického modelování na tuto složitou otázku.
Chemie Jupiterovy atmosféry je neuvěřitelně složitá. Molekuly se pohybují mezi extrémně horkými podmínkami hluboko v atmosféře a chladnějšími horními oblastmi, mění fáze a přestavují se na různé molekuly prostřednictvím tisíců různých typů reakcí. I chování mraků a kapek musí být bráno v úvahu.
Pro lepší zachycení všech těchto jevů, Yang spolupracoval s týmem vědců, aby do jednoho modelu zahrnul jak chemii, tak hydrodynamiku—poprvé v historii.
„Obojí je potřeba,“ uvedl Yang. „Chemie je důležitá, ale nezahrnuje vodní kapky ani chování mraků. Hydrodynamika sama o sobě zjednodušuje chemii příliš. Takže je důležité, aby se spojily.“
Otázky elementů
Mezi novinkami je nový výpočet, kolik kyslíku Jupiter má. Podle jejich analýzy má Jupiter pravděpodobně přibližně jeden a půlkrát více než Slunce.
Po desetiletí se vědci přeli o toto číslo. Nedávná významná studie ho stanovila mnohem níže, na pouhou třetinu obsahu Slunce.
Znát tuto statistiku je zvlášť důležité pro pochopení toho, jak se utvořila naše sluneční soustava.
Všechny prvky, které tvoří planety—včetně nás—jsou ze stejného materiálu, který tvoří Slunce. Mohou však existovat rozdíly v množství těchto materiálů, a my můžeme použít tyto stopy k sestavení toho, jak se musely planety formovat.
Například, vznikl Jupiter na stejném místě, kde se nyní nachází, nebo vznikl blíže či dále a v průběhu času se posunul? Nápovědou může být skutečnost, že většina kyslíku na planetě je vázána ve vodě, která zmrzne— a chová se jinak—pokud je příliš daleko od tepla Slunce. Led se pro planety snáze hromadí než vodní pára.
Získané znalosti o tom, které podmínky vytvářejí jaké druhy planet, mohou také pomoci při hledání obyvatelných planet mimo naši sluneční soustavu.
Model také naznačil, že atmosféra Jupitera pravděpodobně cirkuluje mnohem pomaleji, než se dlouho věřilo.
„Náš model naznačuje, že difuze by musela být 35 až 40krát pomalejší, než to byla standardní předpoklad,“ uvedl Yang. Například by jednomu molekule trvalo několik týdnů, než by přešla díky jedné vrstvě atmosféry, místo hodin.
„Opravdu to ukazuje, kolik se ještě musíme naučit o planetách, i v naší vlastní sluneční soustavě,“ dodal Yang.
Publikační informace:
Jeehyun Yang a kol., Coupled 1D Chemical Kinetic Transport and 2D Hydrodynamic Modeling Supports a Modest 1–1.5× Supersolar Oxygen Abundance in Jupiter’s Atmosphere, The Planetary Science Journal (2026). DOI: 10.3847/psj/ae28d5
Informace o časopise: The Planetary Science Journal
Zajištěno Univerzitou v Chicagu
