Какво прави Голямото петно ​​на Юпитер червено? Това все още е загадка

Отблизо Голямото червено петно ​​на Юпитер, направено от инструмента JunoCam на НАСА

Отблизо Голямото червено петно ​​на Юпитер, направено от инструмента JunoCam на сондата Juno на НАСА и подобрено от цвета на гражданския учен Джейсън Майор. (Изображение: НАСА/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Джейсън Майор)



Голямото червено петно ​​на Юпитер се върти стотици години, но източникът на отличителния му цвят остава загадка. Нови лабораторни експерименти работят за производството на този цвят - и други, открити в бурните облаци на Юпитер - тук, на Земята, и изследователите са открили, че радиацията и температурата играят ключова роля в промяната на цвета на някои от прозрачния материал, открит в облаците.



Основен заподозрян в оцветяването на облаците на Юпитер е амониевият хидросулфид, вид сол. Образуван от йонизиран амоний и бисулфид, той бързо се разлага при типични атмосферни условия и температури на Земята, което прави предизвикателството да се изследват неговите свойства.

'Моделите предвиждат, че амониевият хидросулфид е третият най -разпространен облачен компонент [на Юпитер], след амоняка и водата', каза Марк Лофлер, астрохимик от университета в Северна Аризона, пред guesswhozoo.com по имейл. Лоефлер работи с колегата си химик Реджи Хъдсън от Центъра за космически полети на Годард на НАСА в Мериленд, за да се опита да създаде отново цвета на облаците на Юпитер в лабораторията. [ Голямото червено петно ​​на Юпитер: Емблематична чудовищна буря в снимки ]



Учените са провели около 200 експеримента с амониев хидросулфид в опит да съчетаят цвета на Голямото червено петно. След като удариха солта със симулирани космически лъчи, те ги сравниха с наблюденията, направени от космическия телескоп Хъбъл на НАСА.

„Тази работа отне малко време, тъй като няма много публикувани за това съединение и изглежда, че се случва много в извадката“, каза Loeffler.

Голямата мистерия на Голямото червено петно

Юпитер



Голямото червено петно ​​на Юпитер, заснето от сондата „Вояджър 1“ през 1979 г.(Изображение кредит: НАСА)

С ветрове до 644 км/ч, Голямото червено петно ​​на Юпитер се заражда от поне 150 години. Астрономите през 1600 -те идентифицираха размазана характеристика на Юпитер, която може да е била мястото, но учените не са сигурни, че това е същата буря. През последните години бурята има свит до ширината на една Земя. Преди това се смяташе, че е с ширина три Земи. В същото време наблюденията показват, че цветът на петното се променя, което предполага, че съставът му също може да се промени.

Въпреки че амониевият хидросулфид присъства в Атмосферата на Юпитер , Каза Лофлер, той не съществува като газ. Вместо това, тя трябва да се кондензира като зърна сол, които се смесват или покриват друг материал.



Сам по себе си амониевият хидросулфид е прозрачен и безцветен. Но в облаците на Юпитер солта не стои изолирана. Космически лъчи , високоенергийното излъчване, пътуващо през космоса, бомбардира планетата и нейните облаци. Тези лъчи, които идват извън Слънчевата система и дори извън галактиката Млечен път, могат да променят цвета на много соли, както показват предишните експерименти.

За да се определи как амониевият хидросулфид реагира на радиация, Loeffler и Hudson първо трябваше да охладят държача на пробата до температури, при които солта ще остане стабилна като твърдо вещество. След това те пръскаха йонизиран амоняк и сероводород в държача за проба, където двата компонента реагираха, за да произведат солта. След това изследователите са използвали ускорител на частици, за да бомбардират държача на пробата с протони, за да представят космическите лъчи, въздействащи върху облака. По време на целия процес изследователите наблюдават леда и събират изображения както във видима, така и в ултравиолетова светлина. Повечето от почти 200 -те повторения на този експеримент отнеха това, което Loeffler наричаше „дълъг ден“, макар че някои бягаха за една нощ.

Loeffler обобщи процеса с една -единствена дума: „забавление“.

Изследователите установяват, че промяната на температурата на „космическите лъчи“ влияе върху цвета на солта. При ниски температури от минус 263 градуса по Целзий (минус 441 градуса по Фаренхайт) и минус 223 градуса по С (минус 370 градуса F), солите стават оранжеви или червеникаво оранжеви. При по -високи температури от минус 153 градуса C (минус 244 градуса F) и минус 113 градуса C (минус 172 градуса F), солите стават зелени. Изследователите приписват този зеленикав оттенък на сяра. Само малка част от сярата е идентифицирана в облаците, но в по -малки съотношения от тези, открити в солите, произведени в лабораторията.

Пробите от амониев хидросулфид, ударени от симулирани космически лъчи, варират по цвят от червено до зелено. Отляво Най -горе вляво,: S проба при 10 Kelvin; горе вдясно, проба при 50 Kelvin; долу вляво, проба при 120 Kelvin; долу вдясно, проба при 160 Kelvin.

Пробите от амониев хидросулфид, ударени от симулирани космически лъчи, варират по цвят от червено до зелено. Отляво Най -горе вляво,: S проба при 10 Kelvin; горе вдясно, проба при 50 Kelvin; долу вляво, проба при 120 Kelvin; долу вдясно, проба при 160 Kelvin.(Снимка: Марк Лофлер/Космическа ледена лаборатория, НАСА GSFC)

Това представлява интересно предизвикателство, каза Лофлер, тъй като се смята, че Голямото червено петно ​​има температура по -близка до тази, която произвежда по -зелените соли, въпреки че облаците очевидно са червени.

„Би било хубаво, ако червените цветове, които виждаме при ниски температури, биха могли [да са отговорни] за Голямото червено петно, но те вероятно са твърде студени“, каза Лофлер.

И така, каква роля играе амониевият хидросулфид в оцветяването на легендарната буря на Юпитер? Изследователите все още не са сигурни. Видимият цвят на амониевия хидросулфид (независимо дали е червен или зелен или нещо между тях) се определя от дължината на вълната на светлината, която излъчва съединението, но пълният профил на светлината, идваща от съединението, включва дължини на вълните извън този видим диапазон.

Така че изследователите сравняват този профил с пълна дължина на вълната на амониев хидросулфид при различни температури и дози с пълния профил на светлината, идваща от Голямото червено петно ​​на Юпитер. Въпреки че амониево-хидросулфидният лед при ниски дози и ниски температури прави „разумно съвпадение“ с това, което се наблюдава на планетата при някои дължини на вълните, той не съвпада с всички дължини на вълните, които учените са видели при бурите на Юпитер. Ледените лъчи, облъчени при по -високи температури, правят по -добро общо съвпадение, но дължините на вълните, които създават зеленикав цвят, очевидно са несъответстващи на това, което Хъбъл е видял.

„След сравнение с тези нови нискотемпературни данни изглежда очевидно, че най-доброто прилягане на единичен [амониев сулфид] лед е този, който е бил облъчен и затоплен до по-високи температури, за да се отстрани [серният] радикал“, казаха изследователи.

Посочвайки проучване от 2016 г., върху което е работил, Loeffler каза, че затоплянето на зелените проби до температури, съответстващи на тези, открити в облачния слой от чист, необлъчен амониев сулфид, премахва неприкрепените серни йони и зеленикавия цвят. Това проучване, заедно с друг документ от 1976 г., се фокусира само върху една температура, когато пробата е облъчена. Наред с новото изследване, което ще се появи в броя на 1 март на списание Икар , това са единствените документи, които отчитат резултатите от лабораторната работа върху амониев хидросулфид, според авторите на новото изследване.

Това е така, защото нестабилността на солта прави предизвикателството да се работи с нея, каза Лофлер.

„Освен това материалът мирише лошо - помислете за развалени яйца и почистващ разтвор“, каза той. „За безопасност целият излишен материал трябва да бъде изхвърлен от стаята, така че никой да не го диша.“

Юпитер, видян от Дамян Праскова

Дори по -лошо, каза той, пробите унищожават лабораторните компоненти. „Това наистина не е най -добрият материал за работа“, каза Лофлер.

Но това не възпира учените. Сега, след като са проучили как амониевият хидросулфид се променя в диапазон от дози и температури, двойката планира да включи други съединения в експериментите си, които биха могли да допринесат за оцветяването на Голямото червено петно.

Следвайте Нола Тейлър Ред на @NolaTRedd , Facebook , или Google+ . Последвайте ни на @Spacedotcom , Facebook или Google+ . Първоначално публикувано на guesswhozoo.com .