Las bolas de hongo explican la falta de amoníaco en los gigantes de hielo

Vista en corte de las capas atomsféricas en un planeta gigante de hielo, con una sección transversal insertada de la bola de hielo.

Concepto artístico de una bola de masa en la atmósfera de un planeta gigante. Un nuevo estudio dice que esos hongos, básicamente granizos gigantes, pueden explicar la falta de amoníaco en las atmósferas de Urano y Neptuno. Imagen a través de NASA / JPL-Caltech / SwRI / CNRS /Sociedad Europlanet.


El caso del amoniaco faltante

En la tierra,granizo- gránulos helados de agua helada - caen de las nubes como nieve o lluvia. Otros planetas, como el gigante Júpiter y Saturno, también tienen granizo. En los planetas gigantes, las piedras de granizo se llamanbolas de champiñón. Son más grandes y más fangosos por dentro que los granizos terrestres. A mediados de septiembre de 2021, la Europlanet Societydijoque los hongos pueden explicar una sustancia faltante en elgigantes de hieloUrano y Neptuno. La sustancia es el compuesto químico amoniaco. Y estos científicos dijeron que los hongos enUrano y Neptunollevan amoníaco a las profundidades de las densas atmósferas de los planetas, donde los telescopios terrestres no pueden detectarlo.

Tristan guillotde J.-L. Laboratorio Lagrange en Franciapresentadolos resultados del nuevo estudio en el virtualCongreso Científico Europlanet 2021, Del 13 al 24 de septiembre.


Hasta ahora, los científicos han estado desconcertados acerca de por qué el amoníaco parece escasear en las atmósferas de Urano y Neptuno. Las atmósferas de los dos planetas contienen otros gases primordiales, similares al metano. Pero eso solo hace que la falta de amoníaco sea más desconcertante.

Estos científicos dijeron que hay algo extraño en la forma en que se formaron Urano y Neptuno, o algún otro proceso debe estar agotando el amoníaco. Ahora, pueden tener una respuesta.

Diagrama de nubes altas, corrientes de gas, rayos y bolas de hongo que se forman y se hunden en la atmósfera.

Este gráfico muestra cómo los científicos creen que se forman las bolas de hongo en las atmósferas de los planetas gigantes. Esta ilustración en particular es para Júpiter, pero se cree que el proceso es similar para Urano y Neptuno. Imagen víaNASA/ JPL-Caltech / SwRI / CNRS.

Las bolas de champiñón explican la falta de amoníaco

Básicamente, los hongos son granizos gigantes compuestos de amoníaco y agua helada. Se forman rápidamente debido al amoníaco que licúa los cristales de hielo de agua. Esto puede ocurrir incluso a la temperatura de congelación de -130 grados Fahrenheit (-90 grados Celsius).




De hecho, estas bolas de hongo son más grandes que cualquier granizo en la Tierra y crecen hasta un peso de aproximadamente 2,2 libras (un kilogramo) o más. Transportan el amoníaco atrapado profundamente en las atmósferas de planetas como Júpiter, muy por debajo de la base de las nubes. El mismo proceso debería estar sucediendo, incluso de manera más eficiente, en Urano y Neptuno, dicen los investigadores. Como Guillotfijado:

La química termodinámica implica que este proceso es aún más eficiente en Urano y Neptuno, y la región de la semilla del hongo se extiende y ocurre a mayores profundidades. Por lo tanto, es probable que el amoníaco simplemente esté escondido en las atmósferas profundas de estos planetas, más allá del alcance de los instrumentos actuales.

Hombre sonriente en camiseta azul con cielo azul detrás de él.

Tristan Guillot en el J.-L. El laboratorio Lagrange en Francia dirigió la nueva investigación sobre las bolas de hongo en Urano y Neptuno. Imagen víaJ.-L. Laboratorio Lagrange.

Mushballs en Júpiter: Juno proporciona pistas

Como explicó Guillot, la NASAJunonave espacial, actualmente en órbita alrededor de Júpiter, hizo undescubrimientoeso puede ayudar a explicar el misterio. De hecho, la atmósfera del planeta contiene mucho amoníaco, pero está más profunda de lo que se pensaba. Guillot dijo:


La nave espacial Juno ha demostrado que en Júpiter, el amoníaco está presente en abundancia, pero en general mucho más profundo de lo esperado, gracias a la formación de bolas de hongo. Muestro que lo que hemos aprendido en Júpiter se puede aplicar para proporcionar una solución plausible a este misterio en Urano y Neptuno.

El año pasado, los científicosteorizadoque se forman enormes bolas de hongo (2/3 de agua y 1/3 de amoníaco) en la atmósfera de Júpiter. Se cree que consisten en capas de agua-amoniaco y hielo cubiertos por una corteza de agua-hielo más gruesa. Los científicos dicen que se forman de una manera similar a las piedras de granizo en la Tierra, creciendo a medida que se mueven hacia arriba o hacia abajo a través de la atmósfera joviana.

Guillot también comentó sobre esto en ese momento, diciendo:

Eventualmente, las bolas de hongo se vuelven tan grandes que incluso las corrientes ascendentes no pueden contenerlas y caen más profundamente en la atmósfera, encontrando temperaturas aún más cálidas, donde eventualmente se evaporan por completo. Su acción arrastra el amoníaco y el agua a niveles profundos en la atmósfera del planeta. Eso explica por qué no vemos mucho en estos lugares con Juno'sRadiómetro de microondas.


Tormentas eléctricas en nubes turbulentas espesas y oscuras.

En Júpiter, se cree que las bolas de hongo se forman en poderosas tormentas eléctricas, en nubes que contienen amoníaco y agua. Concepto del artista a través deNASA/ JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt / Heidi N. Becker / Koji Kuramura.

Mushballs y granizo

En la tierra,granizose forman a partir de gotas de agua que se congelan al contacto connúcleos de condensación, o semillas de nubes. Son partículas diminutas, como polvo u hollín, de aproximadamente 0,2 micrómetros (µm) o 1/100 del tamaño de una gota de agua de nube. El granizo puede crecer hasta unas seis pulgadas (15 cm) de diámetro.

En planetas como Júpiter, y probablemente Urano y Neptuno, se cree que las bolas de hongo con forma de granizo son más grandes y más fangosas por dentro, de ahí el nombre.

Del mismo modo, tal como se cree que sucede en los planetas gigantes, el granizo en la Tierra se forma en nubes de tormenta.

Se necesitan misiones futuras

Sin embargo, para concretar realmente la hipótesis y, con suerte, confirmarla, se requeriría una nueva misión o misiones. La última vez que Urano y Neptuno fueron visitados fueViajar 2naves espaciales en la década de 1980, y esos fueron solo breves sobrevuelos.

Como se señaló en el documento:

Sin embargo, se desconoce el alcance de la región de agotamiento del amoníaco (y potencialmente del agua). Ser capaz de determinar a qué profundidad se transportan estas especies requerirá una misión dedicada para mapear la estructura atmosférica profunda y comprender la convección húmeda en planetas con atmósferas de hidrógeno.

Objeto ovalado blanco helado con capas concéntricas, sentado sobre madera.

Una piedra de granizo en la Tierra, mostrando su estructura en capas. Se cree que las bolas de champiñón son similares, pero más grandes y de composición más fangosa. Imagen vía ERZ /Wikipedia(CC BY-SA 3.0).

Guillot también dijo:

Para comprender completamente los procesos, necesitamos una misión dedicada para mapear la estructura atmosférica profunda y comprender la mezcla en atmósferas de hidrógeno. Neptuno y Urano son un vínculo crítico entre planetas gigantes, como Júpiter y Saturno, y exoplanetas gigantes de hielo que estamos descubriendo en la galaxia. ¡Realmente tenemos que ir allí!

En pocas palabras: los granizos fangosos gigantes llamados hongos pueden explicar el antiguo misterio de por qué parece que falta amoníaco en las atmósferas de Urano y Neptuno. Transportan el gas demasiado profundo en la atmósfera para ser detectados desde la Tierra.

Fuente: Mushballs y la falta de amoniaco en Urano y Neptuno

Vía Europlanet Society