Je hebt vast weleens gehoord van de Grote Rode Vlek op Jupiter. Deze duizenden kilometers lange anticycloon siert het oppervlak van de gasreus al honderden jaren. Maar Jupiter is niet de enige planeet in ons zonnestelsel waar het flink kan stormen. Ook op Saturnus waait het lang en hard.
Saturnus is misschien wat minder kleurrijk dan zijn grote broer Jupiter, maar zeker niet minder speciaal. Volgens een nieuwe studie zijn er ook op deze gasreus – die negen keer zo groot is als de Aarde – eeuwen durende megastormen die grote impact hebben tot diep in de atmosfeer van de planeet.
Gigantische orkanen
Amerikaanse astronomen bestudeerden de radiogolven die de planeet uitzendt en die van onder het oppervlak vandaan komen. Daarbij ontdekten ze langdurige verstoringen van het ammoniak dat zich in de atmosfeer bevindt en die wijzen op het bestaan van de stormen.
De wetenschappers konden ook berekenen hoe vaak de megastormen plaatsvinden: elke twintig tot dertig jaar en ze zijn vergelijkbaar met orkanen op Aarde, al zijn ze op de gasplaneet een stuk groter. En wat ook anders is dan onze orkanen is dat niemand weet hoe deze megastormen op Saturnus ontstaan. De atmosfeer van de planeet bestaat namelijk hoofdzakelijk uit waterstof en helium met wat sporen van methaan, water en ammoniak.
Grenzen van de meteorologie
En dus proberen de astronomen nu meer te weten te komen over de stormen. “Door de mechanismen achter de grootste stormen in ons zonnestelsel beter te begrijpen, kunnen we de theorie over orkanen in een bredere kosmische context plaatsen. We zetten zo de huidige kennis op scherp en zoeken de grenzen op van de meteorologie op Aarde”, reageert hoofdonderzoeker Cheng Li.
Samen met emerita astronomieprofessor Imke de Pater, die al vier decennia gasreuzen bestudeert, hebben ze de Very Large Array-radiotelescoop in New Mexico gebruikt om de radio-emissies van diep in de planeet te onderzoeken. “We zoeken naar radiogolven onder de zichtbare wolkenlagen op gigantische planeten. Omdat chemische reacties en dynamiek de samenstelling van de atmosfeer van een planeet veranderen, zijn observaties van onder deze wolken nodig om de werkelijke atmosferische samenstelling van een planeet te achterhalen. Dit is een belangrijke parameter voor planeetvormingsmodellen”, legt ze uit. “Radio-observaties helpen om dynamische, fysische en chemische processen in kaart te brengen, zoals hittetransport, wolkenformaties en convectie in de atmosfeer – het opstijgen van verwarmde luchtbellen – zowel op planetaire als lokale schaal.”
Megastormen op het noordelijk halfrond
Maar de wetenschappers ontdekten dus iets verrassends in de radiogolven die de planeet uitzond: er bleken afwijkingen in de concentratie van ammoniakgas in de atmosfeer. Deze afwijkingen konden ze koppelen aan een aantal megastormen op het noordelijk halfrond van de planeet.
De concentratie van ammoniak is lager op gematigde hoogte, net onder de bovenste wolkenlaag van ammoniakijs, maar is dikker op lagere hoogten, 100 tot 200 kilometer dieper in de atmosfeer. Volgens de wetenschappers wordt de ammoniak van de hogere naar de lagere atmosfeer gedreven door neerslag en herverdamping. En dat effect kan honderden jaren aanhouden.
De buurtjes verschillen behoorlijk
De studie maakt ook nog duidelijk dat hoewel Saturnus en Jupiter beide bestaan uit waterstofgas, de gasreuzen verder heel erg verschillend zijn. Zo heeft Jupiter weliswaar ook troposferische anomalieën, maar die zijn gebonden aan zijn zones – de lichte en donkere ringen die zichtbaar zijn op de planeet. Ze worden niet veroorzaakt door stormen zoals op Saturnus. Dit aanzienlijke verschil tussen de twee buurplaneten stelt ter discussie wat wetenschappers nu weten over de vorming van megastormen op gasreuzen en andere planeten en het kan bijdragen aan het onderzoek op exoplaneten in de toekomst.
Jupiter en Saturnus zijn buren. Jupiter is vanaf de zon gezien de vijfde planeet van het zonnestelsel, Saturnus de zesde. Beide planeten zijn enorme gasreuzen, wat wil zeggen dat ze niet over een vast oppervlak beschikken. Hun kern bestaat uit silicaten en metaal. Daarna volgt een laag metallische waterstof – waterstof dat zich onder zeer hoge druk gaat gedragen als vloeibaar metaal – en tot slot een laag moleculaire waterstof. Deze mantel zorgt ervoor dat er een magnetisch veld is rond de planeten. De gasreuzen hebben een atmosfeer waardoor er ook hele aardse meteorologische verschijnselen zijn, zoals wolken en wind. Alleen hebben de wolken allerlei kleuren en waait het een stuk harder en langer: de megastormen kunnen eeuwen duren, zoals de bekende Grote Rode Vlek op Jupiter. Dit is een storm die al honderden jaren voortduurt. Ook kan het flink onweren op de verre planeten. De bliksem is er minstens honderd keer zo sterk als hier.Beide gasreuzen kennen we ook van de mooie ringen om hun planeet. Ze zijn enkele kilometers dik en bestaan eigenlijk uit zeker 100.000 kleinere ringen die steen en ijs bevatten. Nog een gemeenschappelijk kenmerk: ze hebben heel veel manen. Jupiter telt er maar liefst 79. Denk aan Io, Europa, Ganymedes en Callisto. Saturnus heeft 65 manen, waarvan Titan de grootste en bekendste is.
Verschillen
Zijn er dan geen verschillen? Zeker wel, want hoewel ze in doorsnee ongeveer even groot zijn, heeft Saturnus maar een derde van de massa van Jupiter. Daardoor heeft Saturnus een veel kleinere dichtheid, zelfs de laagste van alle planeten. De dichtheid is lager dan die van water, waardoor er weleens wordt gezegd dat Saturnus blijft drijven als je hem in een reusachtige oceaan zou gooien. Een gevolg van die lagere massa is dat Saturnus ook minder zwaartekracht heeft aan het oppervlak. Daardoor zijn de wolkenlagen over een groter gebied verspreid. De lagen strekken zich uit tot grotere diepten dan op Jupiter.
Hoewel de wolken uit hetzelfde materiaal bestaan – ammoniak, ammonium, waterstofsulfide en waterijsdeeltjes – zijn ze niet zo prominent aanwezig. De stormen en vlekken zijn minder goed zichtbaar dan op Jupiter, waardoor de planeet er minder spectaculair uitziet. Tot slot is de rotatie van Saturnus iets trager dan die van Jupiter, en in combinatie met de lagere massa zorgt dat voor een zwakker magnetisch veld.
