Što čini Jupiterovu veliku pjegu crvenom bojom? To je još uvijek misterija

Krupni plan Jupiterove velike crvene pjege snimljen instrumentom JunoCam na NASA-i

Krupni plan Jupiterove velike crvene pjege snimljen instrumentom JunoCam na NASA-inoj sondi Juno, a boju je poboljšao građanski znanstvenik Jason Major. (Kredit za sliku: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Jason Major)



Jupiterova velika crvena pjega vrtjela se stotinama godina, ali izvor njegove prepoznatljive boje ostaje misterij. Novi laboratorijski eksperimenti rade na stvaranju te boje - i drugih pronađenih u Jupiterovim olujnim vrhovima oblaka - ovdje na Zemlji, a istraživači su otkrili da zračenje i temperatura igraju ključnu ulogu u promjeni boje nekih prozirnih materijala koji se nalaze u oblacima.



Glavni osumnjičeni za bojenje Jupiterovih oblaka je amonijev hidrosulfid, vrsta soli. Formiran ioniziranim amonijevom kiselinom i bisulfidom, brzo se razgrađuje pri tipičnim atmosferskim uvjetima i temperaturama na Zemlji, pa je izazov istražiti njegova svojstva.

'Modeli predviđaju da je amonijev hidrosulfid treća najzastupljenija komponenta oblaka [na Jupiteru], iza amonijaka i vode', rekao je za demokratija.eu putem e -pošte Mark Loeffler, astrokemičar sa Sveučilišta Sjeverna Arizona. Loeffler je radio s kolegom kemičarom Reggiejem Hudsonom iz NASA-inog centra za svemirske letove Goddard u Marylandu kako bi pokušao ponovno stvoriti boju Jupiterovih oblaka u laboratoriju. [ Jupiterova velika crvena pjega: Ikonična oluja čudovišta u slikama ]



Znanstvenici su proveli oko 200 eksperimenata na amonijevom hidrosulfidu u pokušaju da se usklade s bojom Velike crvene pjege. Nakon što su udarali sol simuliranim kozmičkim zrakama, usporedili su ih s opažanjima NASA -inog svemirskog teleskopa Hubble.

'Ovaj rad je potrajao jer nema mnogo objavljenih podataka o ovom spoju, a činilo se da se u uzorku mnogo toga događa', rekao je Loeffler.

Velika misterija Velike crvene pjege

Jupiter



Jupiterova velika crvena pjega, snimljena sondom Voyager 1 1979. godine.(Slika zasluga: NASA)

S vjetrovima brzinama do 400 mph (644 km/h), Jupiterova Velika crvena pjega nastaje najmanje 150 godina. Astronomi iz 1600 -ih identificirali su mutnu značajku na Jupiteru koja je možda bila to mjesto, ali znanstvenici nisu sigurni da je to bila ista oluja. Posljednjih godina oluja ima smanjila do širine jedne Zemlje. Ranije se procjenjivalo da ima tri Zemlje širine. Istodobno, opažanja su pokazala da se boja mrlje mijenjala, što ukazuje na to da se njezin sastav također može promijeniti.

Iako je amonijev hidrosulfid prisutan u Jupiterova atmosfera , Rekao je Loeffler, ne postoji kao plin. Umjesto toga, mora se kondenzirati u obliku zrna soli koja se pomiješaju ili premažu drugim materijalom.



Amonijev hidrosulfid sam po sebi je proziran i bezbojan. No u Jupiterovim oblacima sol ne sjedi izolirano. Kozmičke zrake , visokoenergetsko zračenje koje putuje kroz svemir bombardira planet i njegove oblake. Ove zrake, koje dolaze izvan Sunčevog sustava, pa čak i izvan galaksije Mliječni put, mogu promijeniti boju mnogih soli, kako su otkrili prethodni pokusi.

Kako bi utvrdili kako je amonijev hidrosulfid reagirao na zračenje, Loeffler i Hudson prvo su morali rashladiti držač uzorka na temperature na kojima bi sol ostala stabilna kao kruta tvar. Zatim su raspršili ionizirani amonijak i sumporovodik u držač uzoraka, gdje su dvije komponente reagirale da proizvedu sol. Zatim su istraživači upotrijebili akcelerator čestica za bombardiranje držača uzorka protonima za predstavljanje kozmičkih zraka koje utječu na oblak. Tijekom cijelog procesa, istraživači su pratili led i prikupljali slike u vidljivom i ultraljubičastom svjetlu. Većina od gotovo 200 ponavljanja tog eksperimenta trajala je ono što je Loeffler nazvao 'dug dan', iako su neki prošli preko noći.

Loeffler je proces sažeo u jednu riječ: 'zabava'.

Istraživači su otkrili da je mijenjanje temperature 'kozmičkih zraka' utjecalo na boju soli. Na niskim temperaturama od minus 263 stupnja Celzija (minus 441 stupanj Fahrenheita) i minus 223 stupnja C (minus 370 stupnjeva F), soli su postale narančaste ili crvenkasto narančaste. Na višim temperaturama od minus 153 stupnjeva C (minus 244 stupnja F) i minus 113 stupnjeva C (minus 172 stupnjeva F), soli su postale zelene. Znanstvenici su tu zelenkastu nijansu pripisali sumporu. Međutim, samo je mali dio sumpora identificiran u oblacima u manjim omjerima od onih koji se nalaze u solima proizvedenim u laboratoriju.

Uzorci amonijevog hidrosulfida pogođeni simuliranim kozmičkim zrakama razlikuju se u boji od crvene do zelene. S lijeva Gore lijevo,: S uzorak na 10 Kelvina; gore desno, uzorak na 50 Kelvina; dolje lijevo, uzorak na 120 Kelvina; dolje desno, uzorak na 160 Kelvina.

Uzorci amonijevog hidrosulfida pogođeni simuliranim kozmičkim zrakama razlikuju se u boji od crvene do zelene. S lijeva Gore lijevo,: S uzorak na 10 Kelvina; gore desno, uzorak na 50 Kelvina; dolje lijevo, uzorak na 120 Kelvina; dolje desno, uzorak na 160 Kelvina.(Slika zasluga: Mark Loeffler/Laboratorij za svemirski led, NASA GSFC)

To predstavlja zanimljiv izazov, rekao je Loeffler, jer se smatra da Velika crvena pjega ima temperaturu bližu onima koji proizvode zelenije soli, iako su oblaci očito crveni.

'Bilo bi lijepo kada bi crvene boje koje vidimo na niskim temperaturama mogle biti [odgovorne] za Veliku crvenu pjegu, ali one su vjerojatno previše hladne', rekao je Loeffler.

Dakle, kakvu ulogu ima amonijev hidrosulfid u bojenju Jupiterove legendarne oluje? Istraživači još uvijek nisu sigurni. Vidljiva boja amonijevog hidrosulfida (bilo crvena ili zelena ili nešto između) određena je valnom duljinom svjetlosti koju spoj emitira, ali puni profil svjetlosti koji dolazi iz spoja uključuje valne duljine izvan tog vidljivog raspona.

Stoga istraživači uspoređuju profil pune valne duljine amonijevog hidrosulfida pri različitim temperaturama i dozama s punim profilom svjetlosti koji dolazi iz Jupiterove Velike crvene pjege. Premda led s amonijevim hidrosulfidom pri niskim dozama i niskim temperaturama čini 'razumnu podudarnost' s onim što je na nekim valnim duljinama opaženo na planeti, to ne odgovara svim valnim duljinama koje su znanstvenici vidjeli u Jupiterovim olujama. Ledeni zraci na višim temperaturama bolje se slažu, ali valne duljine koje stvaraju zelenkastu boju očito se ne slažu s onim što je Hubble vidio.

'Usporedbom s ovim novim podacima o niskim temperaturama, čini se očitim da jedan led od [amonijevog sulfida] najbolje pristaje onaj koji je ozračen i zagrijan na više temperature kako bi se uklonio [sumpor] radikal', rekli su istraživači.

Ukazujući na studiju iz 2016. na kojoj je radio, Loeffler je rekao da se zagrijavanjem zelenih uzoraka do temperatura koje odgovaraju onima koje se nalaze u sloju oblaka bistrog, neozračenog amonijevog sulfida oslobađaju nevezani ioni sumpora i zelenkaste boje. Ta se studija, zajedno s drugim radom iz 1976., usredotočila na samo jednu temperaturu prilikom ozračivanja uzorka. Uz novo istraživanje, koje će se objaviti u izdanju časopisa 1. ožujka časopis Ikar , ovo su jedini radovi koji izvještavaju o rezultatima laboratorijskog rada na amonijevom hidrosulfidu, smatraju autori nove studije.

To je zato što je nestabilnost soli izazov za rad, rekao je Loeffler.

'Također, materijal loše miriše - pomislite na pokvarena jaja i otopinu za čišćenje', rekao je. 'Radi sigurnosti, sav višak materijala mora se odzračiti iz prostorije kako nitko ne bi disao.'

Jupiter vidio Damian Peach

Još je gore, rekao je, uzorci uništavaju laboratorijske komponente. 'Zaista nije najbolji materijal za rad', rekao je Loeffler.

No, to znanstvenike ne odvraća. Sada kada su proučavali kako se amonijev hidrosulfid mijenja u nizu doza i temperatura, par planira uključiti i druge spojeve u svoje pokuse koji bi mogli pridonijeti obojenju Velike crvene pjege.

Pratite Nolu Taylor Redd na @NolaTRedd , Facebook , ili Google+ . Pratite nas na @Spacedotcom , Facebook ili Google+ . Izvorno objavljeno dana demokratija.eu .