Er is veel technologisch veranderd sinds NASA's Galileo-missie een sonde in de atmosfeer van Jupiter liet vallen om te onderzoeken, onder andere, de warmtemotor die de atmosferische circulatie van de gasreus aandrijft.

Een NASA-wetenschapper en zijn team in het Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, profiteren van die vorderingen om een ​​kleinere, meer capabele netto flux radiometer. Dit type instrument vertelt wetenschappers waar verwarming en koeling plaatsvindt in de atmosfeer van een planeet en definieert de rollen van zonne- en interne warmtebronnen die bijdragen aan atmosferische bewegingen. De volgende generatie radiometer wordt speciaal ontwikkeld om de atmosferen van Uranus of Neptunus te bestuderen, maar kan worden gebruikt op elk doelwit met een atmosfeer.

Van alle planeten in het zonnestelsel, alleen Uranus en Neptunus - de ijsreuzen genoemd omdat ze voornamelijk uit ijs bestaan ​​- blijven relatief onontgonnen. Terwijl Voyager 2 foto's maakte van de zevende en achtste planeten, het kreeg niet de adembenemende details die de Galileo- en Cassini-missies verzamelden rond Jupiter en Saturnus. Zelfs verafgelegen Pluto scoorde een close-up-look met de New Horizons-missie in 2015.

Er valt nog veel te ontdekken, zei Shahid Aslam, wie leidt het team dat het instrument van de volgende generatie ontwikkelt, een inspanning gefinancierd door NASA's Planetary Concepts for the Advancement of Solar System Observations, of PICASSO, programma.

Wetenschappers weten wel dat zowel Uranus als Neptunus een modderige mantel van water herbergen, ammoniak, en methaanijs, terwijl hun atmosfeer bestaat uit moleculaire waterstof, helium, en methaangas. Echter, er bestaan ​​verschillen in deze koude buitenwerelden van Jupiter.

Als de temperatuur onder de -333,7 graden Fahrenheit daalt, ammoniakgas bevriest tot ijskristallen en valt uit de atmosfeer van beide planeten. Methaan - een blauw gekleurd gas - wordt dominant. Hoewel het methaangehalte in de atmosfeer op beide planeten vergelijkbaar is, ze zien er anders uit. Uranus verschijnt als een wazig blauwgroen, terwijl Neptunus een veel diepere kleur blauw aanneemt. Een onbekend atmosferisch bestanddeel wordt verondersteld bij te dragen aan de diepere blauwe kleur van Neptunus, zei Aslam.

Ook, Uranus heeft geen interne warmte. Bijgevolg, de wolken zijn koud en golven niet boven de bovenste nevellaag. Neptunus, anderzijds, straalt evenveel energie uit als het van de zon ontvangt. Deze interne energie geeft Neptunus een actieve, dynamische sfeer, onderscheiden door donkere gordels en heldere wolken van methaanijs en cycloonstormen.

Omdat NASA nog nooit een speciale missie naar de ijsreuzen heeft gevlogen, details van de fysica die deze atmosferische omstandigheden aandrijft, blijven ongrijpbaar, zei Aslam.

Hij denkt dat het nieuwe instrument antwoorden kan bieden.

Het is een opvolger van een vergelijkbaar type instrument dat gegevens verzamelde over de atmosferische omstandigheden van Jupiter voordat het in december 1995 werd verpletterd door de atmosferische druk van Jupiter. Tijdens die gevaarlijke, 58 minuten durende rit diep in de atmosfeer van de planeet, Galileo's netto flux-radiometer - een van de vele die in de sonde zijn gemonteerd - mat de straling die de planeet bereikte vanaf de zon erboven, evenals de thermische straling of warmte die door de planeet zelf beneden werd gegenereerd. Deze boven- en ondermetingen hielpen wetenschappers het verschil tussen de twee te berekenen - een meting die netto flux wordt genoemd.

Naast het verstrekken van details over atmosferische verwarming en koeling, netto fluxgegevens onthullen informatie over wolkenlagen en hun chemische samenstelling. "Werkelijk, je kunt veel leren van netto fluxgegevens, vooral bronnen en putten van planetaire straling, ' zei Aslam.

Net als zijn voorganger, Het instrument van Aslam zou een suïcidale duik nemen door de atmosferen van Uranus of Neptunus. Maar toen het zijn afdaling maakte, het zou informatie over deze slecht begrepen regio's met grotere nauwkeurigheid en efficiëntie verzamelen, zei Aslam. "Beschikbare materialen, filters, elektronische detectoren, vlucht computergebruik, en gegevensbeheer en -verwerking zijn allemaal verbeterd. Eerlijk gezegd, we hebben overal betere technologie. Het is duidelijk dat het nu tijd is om de volgende generatie van dit instrument te ontwikkelen voor toekomstige atmosferische invoersondes, " hij zei.

In plaats van pyro-elektrische detectoren te gebruiken die op Galileo worden gebruikt, bijvoorbeeld, Aslam kijkt naar het gebruik van thermozuilsensoren, die warmte of infrarode golflengten of warmte omzetten in elektrische signalen. Het voordeel is dat thermozuilschakelingen minder gevoelig zijn voor storingen en elektrische ruis.

Het team van Aslam voegt ook twee extra infraroodkanalen toe om warmte te meten, waarmee het totaal op zeven komt, en twee extra kijkhoeken om deze golflengten te verzamelen en lichtverstrooiing te helpen modelleren. Wanneer licht in één gezichtsveld wordt verstrooid als gevolg van interacties met aerosolen en ijsdeeltjes, de verstrooiing kan metingen in een ander gezichtsveld vervuilen. Dit geeft wetenschappers een vertekend beeld van wat er gebeurt als ze de gegevens analyseren.

Verder, het nauwere gezichtsveld van het instrument zal meer details onthullen over de wolkendekken en atmosferische lagen van de planeet terwijl het instrument het afdaalt. Net zo belangrijk, het instrument is kleiner en de sensoren maken gebruik van moderne toepassingsspecifieke geïntegreerde schakelingen die snelle gegevensbemonstering ondersteunen, zei Aslam.