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Die Stürme des Gasriesen stellen Hurrikane auf der Erde in den Schatten.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Saturn langanhaltende Megastürme erlebt, die über Jahrhunderte andauern und seine tiefe Atmosphäre aufwirbeln. Saturn galt zuvor als etwas ruhiger als sein Gasriese im Sonnensystem, Jupiter, der die Heimat eines 10.000 Meilen breiten Sturms namens Jupiter war der Große Rote Fleck seit Hunderten von Jahren. Obwohl der Große Rote Fleck nach wie vor der größte Sturm im Sonnensystem ist, sind die neu entdeckten Stürme des Saturn immer noch stark genug, um die Hurrikane der Erde in den Schatten zu stellen. Die Megastürme des Saturn, die vermutlich alle 20 bis 30 Jahre auftreten, ähneln Hurrikanen auf der Erde, sind aber viel größer. Während Hurrikane auf der Erde ihre Energie aus den Ozeanen unseres Planeten beziehen, ist der Mechanismus, der Megastürme in der wasserstoff- und heliumreichen Atmosphäre des Saturn antreibt, etwas rätselhaft.

Doch Astronomen der University of California in Berkeley und der University of Michigan in Ann Arbor haben mehr über diese Stürme auf dem Saturn erfahren, indem sie Störungen in der Verteilung von Ammoniakgas in der tiefen Atmosphäre des Planeten untersuchten. „Das Verständnis der Mechanismen der größten Stürme im Sonnensystem stellt die Theorie der Hurrikane in einen breiteren kosmischen Kontext, stellt unser aktuelles Wissen in Frage und verschiebt die Grenzen der terrestrischen Meteorologie“, sagte Cheng Li, Assistenzprofessor an der University of Michigan, in einer Erklärung.

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Li und das Team entdeckten diese Störung, indem sie mit dem Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) in New Mexico die Radioemissionen von Ammoniak in der Saturnatmosphäre untersuchten. Obwohl Saturn im sichtbaren Licht eine weitgehend einheitliche Farbe zu haben scheint, sind seine charakteristische Streifenbildung und die Unterschiede zwischen atmosphärischen Schichten in unterschiedlichen Höhen bei der Betrachtung in Radiowellen deutlicher zu erkennen. Das liegt daran, dass Radiobeobachtungen tiefer in die Atmosphären von Planeten blicken können, als dies mit optischen Teleskopen möglich wäre Astronomen helfen, die chemischen und physikalischen Prozesse, die zur Wolkenbildung und zur Wärmeübertragung führen, besser zu verstehen. „Bei Radiowellenlängen untersuchen wir unterhalb der sichtbaren Wolkenschichten auf Riesenplaneten“, sagte Imke de Pater, Astronomin von der UC Berkeley, in der Erklärung. „Da chemische Reaktionen und Dynamik die Zusammensetzung der Atmosphäre eines Planeten verändern, sind Beobachtungen unterhalb dieser Wolkenschichten erforderlich, um die tatsächliche atmosphärische Zusammensetzung des Planeten zu bestimmen, ein Schlüsselparameter für Planetenentstehungsmodelle.“

Das Team fand etwas Überraschendes in den Radioemissionen, die aus der Saturnatmosphäre austreten, in Form von Anomalien in der Ammoniakkonzentration. Sie konnten diese Anomalien mit früheren Megastürmen in Verbindung bringen, die über die nördliche Hemisphäre des Gasriesen wüteten. Die Ammoniakkonzentration war in den mittleren Breiten des Saturn geringer, was auf eine höhere Ammoniak-Eiswolkenschicht schließen lässt. Etwa 100 bis 200 Kilometer darunter stiegen die Ammoniakkonzentrationen jedoch an. Das Team geht davon aus, dass diese Anreicherung darauf zurückzuführen ist, dass Ammoniak in Form von Ammoniakregen von den oberen Schichten der Atmosphäre in die unteren Schichten transportiert wird. Dieser Effekt ist das Ergebnis von Megastürmen und kann Hunderte von Jahren anhalten.

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Die Untersuchung der Astronomen zeigt, dass Saturn und sein Gasriese Jupiter zwar eine ähnliche Zusammensetzung haben, der fünfte und sechste Planet der Sonne jedoch bemerkenswert unterschiedlich sind. Jupiter weist zwar auch Unterschiede zwischen den Schichten in seiner Atmosphäre auf, diese Schwankungen werden jedoch nicht durch Stürme verursacht Aktivität, wie es bei Saturn der Fall ist. Dies bedeutet, dass es einen erheblichen Unterschied zwischen Gasriesen gibt, selbst wenn sie nebeneinander in denselben Planetensystemen existieren. Die Forschung könnte auch Auswirkungen darauf haben, wie Wissenschaftler nach Megastürmen zwischen Gasriesen außerhalb des Sonnensystems suchen.

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Robert Lea ist ein Wissenschaftsjournalist im Vereinigten Königreich, dessen Artikel in Physics World, New Scientist, Astronomy Magazine, All About Space, Newsweek und ZME Science veröffentlicht wurden. Er schreibt außerdem über Wissenschaftskommunikation für Elsevier und das European Journal of Physics. Rob hat einen Bachelor of Science in Physik und Astronomie von der britischen Open University. Folgen Sie ihm auf Twitter @sciencef1rst.

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