Nieuw model verklaart extreme straalstromen op alle reuzenplaneten
Voor het eerst kan een internationaal team van wetenschappers onder leiding van de Sterrewacht Leiden en SRON de extreme straalstromen die rond de evenaar van alle reuzenplaneten worden waargenomen met één model verklaren.
Sommige van deze planeten hebben een oostwaartse wind rondom de evenaar, andere hebben een westwaartse straalstroom. Hun onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.
Zogenoemde snel roterende convectie in de atmosfeer van de reuzenplaneten kan een cruciale rol spelen bij het aandrijven van zowel oostwaartse als westwaartse straalstromen. Dat heeft een team van astronomen onder leiding van postdoctoraal onderzoeker Keren Duer-Milner van de Sterrewacht Leiden en SRON ontdekt. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.
Met behulp van globale circulatiemodellen ontdekte het team dat de oostwaartse straalstromen op Jupiter en Saturnus en de westwaartse straalstromen op Uranus en Neptunus verklaard kunnen worden met verschillen in hun atmosferische diepte. De atmosferen vertonen een zogenoemde bifurcatie: onder vrijwel dezelfde omstandigheden kan de atmosfeer zich in een van twee stabiele toestanden nestelen. Zo ontstaat er ofwel een oostwaartse of juist een westwaartse equatoriale straalstroom. De onderzoekers vinden hiermee voor het eerst een direct verband tussen de richting van de straalstromen en de atmosferische diepte.
Snelste wind in het zonnestelsel
Decennialang zoeken wetenschappers al naar het mechanisme dat de supersnelle winden op de reuzenplaneten aandrijft. Deze straalstromen zijn met snelheden tussen 500 en 2000 km/u de snelste stromingen die in het zonnestelsel worden waargenomen en overtreffen ruimschoots de typische windsnelheden op aarde.
Vooral het feit dat Jupiter en Saturnus een oostelijke straalstroom hebben, terwijl de wind op Uranus en Neptunus juist naar het westen gaat, was raadselachtig. De belangrijkste factoren die de stromingen op deze planeten beïnvloeden zijn vermoedelijk vergelijkbaar. Zo ontvangen de planeten weinig zonlicht, ze hebben een matige interne warmtebron en een snelle rotatie. Er zijn geen krachten bekend die het verschil in windrichting kunnen verklaren. Tot nu toe werd daarom aangenomen dat de verschillende windrichtingen het gevolg waren van verschillende aandrijfmechanismen.
Nu hebben Duer-Milner en collega's ontdekt dat snel roterende convectiecellen op de evenaar kunnen fungeren als een ‘transportband’ op het oppervlak. Ze kunnen de straalstromen op verschillende planeten zowel naar het oosten als naar het westen drijven. Convectie is het proces waarbij door circulatie warmte binnen een atmosfeer of vloeistof kan worden getransporteerd. Aangenomen wordt dat dit het belangrijkste proces is dat warmte uit het binnenste van de gasplaneten naar het oppervlak transporteert.
Atmosferen in het heelal
‘We hoopten aan te tonen dat het mechanisme dat volgens ons werkzaam is in de gasreuzen Jupiter en Saturnus ook een verklaring kan bieden voor de straalstromen rond de evenaar in de ijsreuzen Uranus en Neptunus’, zegt Duer-Milner. ‘We zijn enthousiast omdat we eindelijk een eenvoudige, elegante verklaring hebben gevonden voor een complex fenomeen.’ De wetenschappers gebruiken nu metingen van het ruimtevaartuig Juno om bewijs te vinden dat het voorgestelde mechanisme bestaat in de atmosfeer van Jupiter.
Duer-Milner hoopt dat hun resultaten ook kunnen worden toegepast op planeten buiten ons zonnestelsel. ‘Inzicht in deze stromingen is cruciaal omdat het ons helpt de fundamentele processen te begrijpen die de planetaire atmosferen beheersen, niet alleen in ons zonnestelsel, maar in het hele melkwegstelsel. Deze ontdekking geeft ons een nieuw instrument om de diversiteit van planetaire atmosferen en klimaten in het hele universum te begrijpen’, zegt ze.
Wetenschappelijk artikel
‘From Gas to Ice Giants: A Unified Mechanism for Equatorial Jets’, Keren Duer-Milner et al., Science Advances, 10 oktober 2025.
DOI: 10.1126/sciadv.ads8899
Dit persbericht verscheen oorspronkelijk op astronomie.nl