De ontdekking kan meer inzicht geven in het ontstaan van de grootste planeet in ons zonnestelsel.

Astronomen ontdekten de waterwolken met behulp van het Keck Observatory en NASA’s Infrared Telescope Facility, beiden te vinden in Hawaii. De observaties suggereren dat de waterwolken zich op grote diepte in Jupiters Grote Rode Vlek bevinden. Op die plek is de luchtdruk vijf keer hoger dan aan het aardoppervlak en liggen de temperaturen net boven het vriespunt van water.

Lagen
De observaties onthullen voor het eerst dat er in de Grote Rode Vlek sprake is van een duidelijke gelaagdheid. Helemaal bovenin vinden we ammoniakwolken, daaronder – op veel grotere diepte – ammoniumwaterstofsulfide-wolken. En nog dieper de waterwolken.

Een model van de verschillende lagen in Jupiters Grote Rode Vlek. Afbeelding: Bjoraker et al.

Elementen
De diepte waarop de waterwolken zijn aangetroffen wijst er – in combinatie met metingen van een ander zuurstofdragend gas (koolstofmonoxide) – op dat er op Jupiter 2 tot 9 keer meer zuurstof te vinden is dan op de zon. Dat zware elementen – zoals zuurstof, maar ook koolstof, stikstof, zwavel en zuurstof – veel vaker voorkomen op Jupiter bewijst dat de planeet op een andere manier is ontstaan dan de zon (die voornamelijk uit waterstof en helium bestaat. Astronomen denken dat Jupiter – en ook Saturnus – ontstonden door middel van accretie: het gas waaruit de zon gevormd werd, condenseerde tot materiaal dat samenklonterde en op de één of andere manier ongeveer 1 kilometer grote objecten vormde die planetesimalen worden genoemd. Die planetesimalen kwamen in botsing, klonterden samen en vormden de kern van de gasreuzen. Zodra die kernen ongeveer tien keer de massa van de aarde hadden, waren ze in staat om gas uit de zonnenevel aan zich te binden en uit te groeien tot een echte gasreus. In grove lijnen hebben onderzoekers dus een aardig beeld van het ontstaan van de gasreuzen, maar wat ze niet weten, is waar de planetesimalen ontstonden. “En dus waar de gasreuzen gevormd werden,” vertelt onderzoeker Imke de Pater.

De verhouding tussen de verschillende elementen in de gasreuzen kan daar meer inzicht in geven. Zo onthulde de Galileo-missie – waarbij de Galileo-sonde in Jupiters wolken dook – dat zware elementen als koolstof, zwavel, stikstof en edelgassen ongeveer vier keer overvloediger op Jupiter voorkomen dan op de zon. Maar de sonde ontdekte ook dat zuurstof – in de vorm van water – op de plek waar deze in Jupiters atmosfeer dook, juist veel minder overvloedig voorkwam. In de Grote Rode Vlek lijkt zuurstof tussen de 2 en 9 keer overvloediger voor te komen dan op de zon. Dat is nogal een brede marge, té breed om iets over de geboorteplaats van Jupiter te kunnen zeggen. Want, als er 3 tot 4 keer meer zuurstof op Jupiter te vinden is dan op de zon, is de gasreus waarschijnlijk voorbij de baan van Neptunus ontstaan (waar planetesimalen een mengsel van gesteente en amorf waterijs vormen). En als er meer dan negen keer zoveel zuurstof op Jupiter te vinden is als op de zon, zou de gasreus in de omgeving van zijn huidige locatie zijn gevormd (waar planetesimalen een mengsel van kristallijn ijs en gesteente vormen, waarbij zware elementen gevangen zitten in de ijskristallen). Vervolgonderzoek moet onderzoekers in staat stellen om de overvloedigheid van zuurstof op Jupiter nauwkeuriger vast te stellen. En vervolgens kunnen er dan ook conclusies worden getrokken omtrent de geboorteplaats van de gasreus.