De hagelstenen zijn heel anders dan op aarde, zo bestaan ze grotendeels uit ammoniak.

Dat blijkt uit nieuwe waarnemingen van Juno. De sonde cirkelt sinds 2016 rond Jupiter en bestudeert daar onder meer de roerige atmosfeer van de gasreus. In die atmosfeer is van alles gaande, zo blijkt maar weer eens. Zo komen er niet alleen heel opmerkelijke hagelstenen naar beneden zetten, maar ontstaan er eveneens hoog in de atmosfeer kleine bliksemschichten.

Bliksemschichten
Dat het kan bliksemen op Jupiter is al langer bekend. In 1979 zag ruimtesonde Voyager al lichtflitsen op de gasreus. Aangenomen werd dat ze op een vergelijkbare manier ontstonden als de bliksemschichten die we hier op aarde kennen. Volgens die aanname ontstonden de flitsen in onweersbuien die zowel vloeibaar water, waterijs als waterdamp herbergden. Het betekent heel concreet dat ze zouden ontstaan op zo’n 45 tot 65 kilometer onder de voor ons zichtbare wolkentoppen, waar de temperatuur rond de 0 graden Celsius ligt.


Maar waarnemingen van ruimtesonde Juno onthullen nu dat er ook een heel ander type bliksem op de gasreus te vinden is: Juno heeft oppervlakkige bliksemschichten gespot. “Scheervluchten langs de toppen van de wolken stelden ons in staat om iets heel verrassends waar te nemen,” vertelt onderzoeker Heidi Becker. “Kleinere, oppervlakkigere lichtflitsen, die op veel grotere hoogte in Jupiters atmosfeer ontstonden dan tot voor kort voor mogelijk werd gehouden.”

Ontstaan
Deze oppervlakkige bliksemschichten ontstaan bij gratie van dieper gelegen onweersbuien, zo vermoeden Becker en collega’s. Die dieper gelegen, krachtige onweersbuien zouden waterijskristallen opzwiepen die vervolgens hoger in de atmosfeer terechtkomen – ongeveer 25 kilometer boven Jupiters waterwolken – alwaar zij op ammoniakdamp stuiten dat het ijs doet smelten, waardoor een mengsel van ammoniak en water kan ontstaan. “Op deze hoogte (waar de temperatuur rond de -88 graden Celsius ligt, red.) doet de ammoniak dienst als antivries en verlaagt het smeltpunt van waterijs,” legt Becker uit. “Zo kunnen wolken ontstaan die bestaan uit vloeibaar water en ammoniak.” Druppels die uit deze wolken vallen – en dus eveneens bestaan uit ammoniak en water – komen in botsing met omhoog reizende ijskristallen. “En elektrificeren zo de wolken. Dit was een grote verrassing, aangezien wolken bestaande uit water en ammoniak op aarde niet voorkomen,” aldus Becker.

Hagelstenen
Deze theorie verklaart niet alleen het ontstaan van de oppervlakkige bliksemschichten, maar kan tevens helpen verklaren waarom er in sommige delen van Jupiters atmosfeer verrassend weinig ammoniak te vinden is. “Toen Heidi oppervlakkige bliksemschichten ontdekte, realiseerden we ons dat we nu bewijs hadden dat ammoniak zich hoog in de atmosfeer met water mengde,” stelt onderzoeker Scott Bolton. Druppels van dat mengsel vallen omlaag en botsen met ijskristallen en veroorzaken zo niet alleen bliksemschichten, maar groeien tevens uit tot exotische hagelstenen, waarvan de kern uit dat mengsel van vloeibaar water en ammoniak bestaat en waaromheen een ijskorst gevormd wordt. Het resultaat is een papperige ammoniakrijke hagelsteen die de onderzoekers aanduiden als een ‘mushball’. “Uiteindelijk worden de mushballs zo groot dat (…) ze dieper in de atmosfeer vallen, waar ze op hogere temperaturen stuiten en uiteindelijk compleet verdampen,” stelt onderzoeker Tristan Guillot. Zo transporteren de hagelstenen ammoniak uit de bovenste lagen van de atmosfeer. “Het combineren van deze twee resultaten was van groot belang voor het oplossen van het mysterie van Jupiters missende ammoniak,” stelt Bolton. “Wat blijkt: de ammoniak is niet echt kwijt, maar wordt doordat het zich mengt met water als het ware vermomd naar beneden getransporteerd (…) Wanneer het water en de ammoniak vloeibaar zijn, zijn ze onzichtbaar voor ons.”


Afbeelding: NASA / JPL-Caltech / SwRI / CNRS.

Het is deze week alweer negen jaar geleden dat Juno gelanceerd werd. Na een reis van zo’n vijf jaar arriveerde de sonde in 2016 bij de gasreus. Juno nestelde zich in eerste instantie in een wijde omloopbaan, waardoor deze zo’n 53 dagen nodig heeft om een rondje om de gasreus te voltooien. Het plan was om de omlooptijd enkele weken na aankomst te verkorten tot 14 dagen. Maar technische problemen weerhielden Juno ervan om de hiervoor benodigde manoeuvre uit te voeren. Hierdoor zit deze nog steeds vast in zijn 53 dagen durende baan. Gelukkig kan de sonde vanuit deze baan ook veel missiedoelen behalen. Het enige nadeel is dat het door de langere omlooptijd ook wat meer tijd kost om de benodigde data te verzamelen. Het goede nieuws is echter dat Juno vanuit deze baan aan minder straling wordt blootgesteld en daardoor waarschijnlijk ook langer mee kan gaan. In 2018 heeft NASA dan ook besloten de missie met nog eens drie jaar te verlengen, tot juli 2021. Inmiddels heeft de sonde al 27 rondjes rond Jupiter voltooid en verschillende interessante ontdekkingen gedaan. Zo ontdekte Juno recent nog een nieuwe cycloon op Jupiter. Ook heeft Juno al heel wat mooie foto’s van de gasreus gemaakt.