science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Van ijzeren regen op exoplaneten tot bliksem op Jupiter:4 voorbeelden van buitenaards weer

Credit:ESO/Frederik Peeters

Toen Oscar Wilde zei dat "gesprekken over het weer het laatste toevluchtsoord zijn voor fantasieloze mensen", was hij zich niet bewust van het extremere weer op andere planeten en manen dan de aarde.

Sinds de ontdekking van de eerste exoplaneet in 1992, meer dan 4, 000 planeten zijn ontdekt in een baan om andere sterren dan de onze.

Het voortdurende onderzoek met exoplaneten omvat het proberen om hun atmosferische samenstelling te identificeren, specifiek om de vraag te beantwoorden of daar leven zou kunnen bestaan. Maar in deze zoektocht naar het leven, astronomen hebben daar een enorme verscheidenheid aan potentiële werelden gevonden.

Hier zijn vier voorbeelden van bizar weer op andere astronomische lichamen - om te laten zien hoe gevarieerd de atmosfeer van een exoplaneet zou kunnen zijn.

1. IJzerregen op WASP-76b

WASP-76 is een grote, hete exoplaneet ontdekt in 2013. Het oppervlak van deze monsterplaneet - ongeveer twee keer zo groot als Jupiter - is ongeveer 2, 200℃ (4, 000℉). Dit betekent dat veel materiaal dat op aarde vast zou zijn, smelt en verdampt op WASP-76b.

Zoals beschreven in een bijzonder beroemde studie uit 2020, deze materialen omvatten ijzer. Aan de dagzijde van de planeet, gericht naar zijn ster, dit ijzer wordt omgezet in een gas. Het stijgt op in de atmosfeer en stroomt naar de nachtzijde.

Wanneer dit gasvormige ijzer de nachtzijde van de planeet bereikt, waar de temperatuur lager is, het ijzer condenseert dan terug in een vloeistof en valt naar de oppervlakte. Dit is momenteel het enige voorbeeld dat we hebben van een planeet met temperatuurveranderingen die specifiek genoeg zijn om 's nachts letterlijk ijzer te laten regenen.

IJzeren regen. Krediet:ESO/M. Kornmesser

2. Methaanmeren op Titan

In plaats van een planeet te zijn, Titan is de grootste maan van Saturnus. Het is vooral interessant omdat het een substantiële atmosfeer heeft, wat zeldzaam is voor een maan die om een ​​planeet draait.

De maan heeft een oppervlak waar vloeistof stroomt, als rivieren op aarde. In tegenstelling tot de aarde, deze vloeistof is geen water, maar een mengsel van verschillende koolwaterstoffen. Op aarde zouden we deze chemicaliën (ethaan en methaan) gebruiken als brandstof, maar op Titan is het koud genoeg om vloeibaar te blijven en meren te vormen.

Er wordt gedacht dat ijsvulkanen deze koolwaterstoffen sporadisch als gas de atmosfeer in schieten om wolken te vormen die vervolgens condenseren en regen vormen. Deze neerslag is niet zoals de standaard buien die we op aarde zouden kunnen ervaren - het regent slechts ongeveer 0,1% van de tijd, met druppels die groter zijn (geschat op ongeveer 1 cm) en vijf keer langzamer vallen, door verminderde zwaartekracht en verhoogde weerstand.

Methaan meren. Krediet:NASA/JPL-Caltech

3. Winden op Mars

Mars heeft een heel ander weersysteem dan de aarde, voornamelijk vanwege hoe droog de planeet is en hoe dun de atmosfeer is. Zonder een significant magnetisch veld staat de atmosfeer van Mars open voor het magnetische veld van de zon, die de bovenste atmosfeer weghaalt. Dit heeft een ijle atmosfeer achtergelaten, bestaat voornamelijk uit koolstofdioxide.

De recente eerste gemotoriseerde vlucht op Mars door de Nasa-helikopter Ingenuity was geweldig - niet alleen vanwege de verkenningsfactor, maar omdat rotorbladen zo weinig lift in de dunne atmosfeer bieden, dat is ongeveer 2% van dat op het aardoppervlak. De tegenhanger van deze dunne atmosfeer is een dubbele set grote bladen die rond de 2 draaien, 500 omwentelingen per minuut, ongeveer gelijk aan de rotorsnelheid van een drone, maar veel sneller dan een passagiershelikopter.

Terwijl de atmosfeer van Mars dun is, het is zeker niet rustig. Gemiddelde windsnelheden van 30 km/u (20 mph) zijn voldoende om het oppervlaktemateriaal te verplaatsen, en vroege waarnemingen van de Viking-lander maten windsnelheden tot 110 km/u (70 mph).

Het vooruitzicht van snelle zand- en stofstormen lijkt misschien een groot probleem voor het verkennen van de planeet, maar de atmosfeer is dun, dus de druk is klein. Bijvoorbeeld, de scène in de film The Martian waar de raket overwaait zou gewoon niet gebeuren. Mars staat ook bekend om zijn grootschalige stofstormen die het zicht op het oppervlak belemmeren en weken achtereen kunnen aanhouden.

Mars voor (links) en tijdens (rechts) een stofstorm. Krediet:NASA/JPL-Caltech/MSSS, CC BY

4. Bliksem op Jupiter

1979, Voyager 1 vloog langs Jupiter en zag blikseminslagen. Toen in 2016, de Juno-missie heeft een diepgaande blik geworpen op bliksemstormen op Jupiter.

Op de aarde, de meeste bliksem is geconcentreerd in de buurt van de evenaar. Maar op Jupiter betekent de stabiliteit van de atmosfeer dat de meeste convectie en turbulentie plaatsvindt in de buurt van de poolgebieden, dat is waar de blikseminslagen voornamelijk gebeuren. In plaats van de op aarde gebaseerde bliksemopwekkingsmethode van onderkoelde waterdruppels die in botsing komen met ijs, op Jupiter, een lading bouwt zich op in sneeuwballen van ammoniak. Deze ammoniak werkt als een antivries voor het water, houden het vloeibaar op veel grotere hoogten.

Jupiter heeft zelfs minder bekende bliksem genaamd sprites en elfen. Sprites worden gevormd door bliksem die vanuit de wolken opstijgt naar de bovenste atmosfeer en een kortstondige roodachtige gloed creëert, terwijl elfen ringen zijn die worden gevormd wanneer de bliksem het geladen deel van onze atmosfeer (de ionosfeer) bereikt. Deze werden voorspeld in 1921, maar werden pas in 1989 op aarde gefotografeerd, voornamelijk vanwege onweerswolken die in de weg zitten.

Deze zogenaamde voorbijgaande lichtgebeurtenissen zijn nu ook op Jupiter waargenomen, het verstrekken van belangrijke informatie over de Jupiter-atmosfeer en hoe deze bliksemformaties worden gemaakt en in stand gehouden.

Hoe een sprite eruit zou kunnen zien in de atmosfeer van Jupiter. Krediet:NASA/JPL-Caltech/SwRI, CC BY

Hoewel er veel verschillende weersomstandigheden zijn op exoplaneten, de grootste uitdaging is om ze voldoende gedetailleerd te observeren om te bepalen waaruit hun atmosfeer - als ze die hebben - bestaat.

De volgende ontdekking van een weersysteem van een exoplaneet zou op de aarde kunnen lijken, het kan vergelijkbaar zijn met een van de bovenstaande voorbeelden, of het zou iets nog ongelooflijkers kunnen zijn.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.