Posted in: Planeten 23. März 2010 17:15 Weiter lesen →

Edelgas-Regen im Jupiter

Schematischer Querschnitt durch den Jupiter, verschiedene Phasen von He und Ne, Schicht mit Regentropfen Helium verleiht Luftschiffen und bunten Ballons den nötigen Auftrieb. Ganz anders verhält sich das Edelgas auf dem Jupiter, zeigen Modellrechnungen zweier amerikanischer Forscher. In den äußeren Schichten des Planeten bilden sich bei hohen Temperaturen und Drücken regelrechte Regentropfen aus Helium, die auf ihrem Weg abwärts Atome von Neon aufnehmen.

Grafik: Burkhard Militzer/UC Berkeley

„Neon löst sich im Helium und fällt mit ihm“, erläutert Hugh Wilson von der University of California in Berkeley. Erst dieser Effekt mache verständlich, warum die Galileo-Atmosphärensonde bei ihrem Abstieg durch die Gashülle des Jupiter nur wenig Neon nachgewiesen habe. Wilson und sein Kollege Burkhard Militzer präsentieren ihre Resultate im Fachblatt „Physical Review Letters“.

Die Atmosphärensonde der Galileo-Mission war am 7. Dezember 1995 mit einer Geschwindigkeit von beinahe 50 Kilometer pro Sekunde auf die Gashülle des Jupiter getroffen. Solide gebaut und mit einem massiven Hitzeschild ausgerüstet, überstand die Sonde die enorme Bremsbeschleunigung und funkte eine Stunde lang Messdaten über ihre exotische Umgebung. Gemessen an der Verhältnissen in der Sonne, liegt der Gehalt von Helium und Neon in der Jupiteratmosphäre demnach um den Faktor 3 bzw. 30 niedriger als der Gehalt der übrigen Edelgase.

Da sich die Bedingungen auf Jupiter nicht auf der Erde nachstellen lassen, gingen Wilson und Militzer dem rätselhaften Phänomen mit Modellrechnungen auf den Grund. Etwa 10.000 bis 13.000 Kilometer unter der Wolkendecke des Gasriesen erreichen Druck und Temperatur demnach so hohe Werte, dass sich Wasserstoff und Helium gleichzeitig wie Gas und Flüssigkeit verhalten. Anders als der Wasserstoff, nimmt das Helium jedoch keinen metallischen Charakter an. Daher vermischt es sich nicht mit diesem, sondern kondensiert zu Tropfen, die durch ein Meer aus metallischem Wasserstoff sinken.

Als Resultat werden Helium und Neon in den äußeren Schichten des Jupiter im Laufe der Zeit immer seltener, ergänzt Militzer. „Die gemessenen Konzentrationen beider Elemente stimmen sehr gut mit unseren Berechnungen überein“, so der Forscher. Ein genaues Verständnis dieses natürlichen Sortiermechanismus sei umso wichtiger, als der Jupiter irdischen Forschern als Modell für Gasplaneten anderer Sterne diene.

Forschung: Hugh F. Wilson und Burkhard Militzer, Department of Earth and Planetary Science und Department of Astronomy, University of California, Berkeley

Veröffentlichung Physical Review Letters, Vol. 104(12), Artikel 121101, DOI 10.1103/PhysRevLett.104.121101

WWW:
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Galileo Probe
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