De studie onthult een mysterieus verband tussen ogenschijnlijk gerelateerde temperatuurschommelingen in regio’s die duizenden kilometers uit elkaar liggen. Iemand ideeën?

Maar liefst vier decennia lang hebben onderzoekers de temperaturen in de bovenste laag van Jupiters atmosfeer – de zogenaamde troposfeer – bestudeerd. Dit is de luchtlaag waarin zich ‘het weer’ afspeelt en waar de kenmerkende kleurrijke gestreepte wolkenbanden ontstaan. Het team komt na 40 jaar tot een merkwaardige ontdekking. Zo vonden ze hele onverwachte patronen in de manier waarop de temperaturen van deze wolkenbanden in de loop van de tijd veranderen.

Troposfeer
De troposfeer van Jupiter heeft veel gemeen met die van de aarde. Ook in Jupiters troposfeer vormen zich namelijk wolken en ontstaan stormen. Om het plaatselijke weer op de gasreus goed te doorgronden, bestuderen wetenschappers bepaalde eigenschappen, zoals de wind, druk, vochtigheid en natuurlijk de temperatuur. Dankzij eerdere missies, waaronder van de twee onbemande ruimtevaartuigen Pioneer 10 en 11 die in de jaren zeventig van de vorige eeuw Jupiter op een bezoekje trakteerden, weten we hier al wel enigszins wat over. Zo is bekend dat lagere temperaturen over het algemeen in verband kunnen worden gebracht met lichtere en wittere zones, terwijl de donkerdere, bruinrode banden warmer zijn.

Deze infraroodbeelden van Jupiter werden in 2016 verkregen dankzij ESA’s Very Large Telescope. De kleuren staan voor temperaturen en bewolking: de blauw gekleurde gebieden zijn koud en bewolkt, terwijl de oranje gekleurde gebieden warmer en onbewolkt zijn. Afbeelding: ESO / L.N. Fletcher

Tot nu toe was het echter nog onduidelijk hoe de temperaturen in Jupiters troposfeer op de lange termijn variëren. Maar het baanbrekende, 40 jaar durende nieuwe onderzoek, breidt onze kennis daarover nu fors uit. In de studie, gepubliceerd in Nature Astronomy, onderzocht het team de heldere, infrarode gloed die opstijgt uit de warmere streken van de atmosfeer en maten vervolgens de temperatuur boven Jupiters kleurrijke wolkendek. De onderzoekers verzamelden deze gegevens met regelmatige tussenpozen die elk twaalf aardse jaren duurden.

Cycli
Eén van de belangrijkste bevindingen van dit onderzoek, is dat de temperaturen op Jupiter periodiek lijken te stijgen en te dalen. Het is als een cyclus, al kan deze niet gebonden zijn aan seizoenen of andere cycli die wetenschappers kennen. In tegenstelling tot de aarde, waar duidelijke seizoenen plaatsvinden vanwege de kanteling van 23,5 graden, kent Jupiter geen seizoenen, aangezien zijn as slechts ongeveer 3 graden gekanteld is. Hierdoor hadden onderzoekers niet verwacht dat de temperaturen op Jupiter op regelmatige basis zouden variëren.

Temperatuurschommelingen
Maar nog verrassender is de ontdekking van een mysterieuze temperatuurrelatie tussen gebieden die duizenden kilometers uit elkaar liggen. “Dit is het vreemdst van allemaal,” zegt onderzoeker Glenn Orton. “We vonden een verband tussen hoe de temperaturen variëren op zeer verre breedtegraden.” Terwijl de temperatuur op specifieke breedtegraden op het noordelijk halfrond steeg, daalde de temperatuur op dezelfde breedtegraden op het zuidelijk halfrond. “Dit is vergelijkbaar met een aards fenomeen,” gaat Orton verder. “Weer- en klimaatpatronen in de ene regio kunnen ook op aarde een merkbare invloed hebben op het weer elders.”

Oorzaak
De volgende uitdaging is om te achterhalen wat de ontdekte cyclische en schijnbaar gesynchroniseerde veranderingen op Jupiter precies veroorzaakt. Op dit moment tasten de onderzoekers nog in het duister, al hebben ze wel een zwak vermoeden. Zo ontdekten ze dat de temperatuur hogerop, in de stratosfeer, tevens periodiek stijgt en daalt in een precies tegenovergesteld patroon aan dat van de troposfeer. Dit suggereert dat veranderingen in de stratosfeer veranderingen in de troposfeer veroorzaken en vice versa. Om hier echter volledig grip op te krijgen, is vervolgonderzoek nodig. “We hebben nu een deel van de puzzel opgelost, namelijk dat de atmosfeer natuurlijke cycli heeft,” zegt onderzoeker Leigh Fletcher. “Om te begrijpen wat deze patronen drijft en waarom ze op specifieke tijdschalen voorkomen, moeten we zowel boven als onder de wolkenlagen kijken.”

De studie is een belangrijke stap in de richting van een beter begrip van wat het weer op de grootste planeet van ons zonnestelsel drijft. Uiteindelijk hopen onderzoekers zelfs het lokale weer op Jupiter te kunnen voorspellen. “Het meten van de temperatuurveranderingen en cycli op de lange termijn is daarvoor essentieel,” zegt Fletcher. “We hopen nu oorzaak en gevolg in de atmosfeer van Jupiter te kunnen achterhalen. Mogelijk kunnen we wat we vervolgens leren op Jupiter ook toepassen op andere gigantische planeten om te zien of daar vergelijkbare patronen verschijnen.”