Mushballs - jätte, slaskiga hagelstenar gjorda av en blandning av ammoniak och vatten - kan vara orsaken till en atmosfärisk anomali på Neptunus och Uranus som har förbryllat forskare. En studie presenterad av Tristan Guillot vid Europlanet Science Congress (EPSC) 2021 visar att mushballs kan vara mycket effektiva för att transportera ammoniak djupt in i isjättarnas atmosfär, döljer gasen från upptäckt under ogenomskinliga moln.

Nyligen, fjärrobservationer vid infraröda och radiovåglängder har visat att Uranus och Neptunus saknar ammoniak i atmosfären jämfört med de andra jätteplaneterna i vårt solsystem. Detta är förvånande eftersom de annars är mycket rika på andra föreningar, som metan, finns i det urmoln som planeterna bildades av.

Antingen bildades planeterna under speciella förhållanden, från material som också var fattigt på ammoniak, eller så måste någon pågående process vara ansvarig. Guillot, en forskare vid CNRS, Laboratoire Lagrange i Nice, Frankrike, vände sig till en nyligen upptäckt vid Jupiter för ett möjligt svar på pusslet.

"Rymdfarkosten Juno har visat att i Jupiter, ammoniak finns i överflöd, men i allmänhet mycket djupare än väntat – tack vare bildningen av mushballs. Jag visar att det vi har lärt oss vid Jupiter kan tillämpas för att ge en rimlig lösning på detta mysterium vid Uranus och Neptunus, sa Guillot.

Juno-observationerna vid Jupiter har visat att ammoniak-vattenhagel kan bildas snabbt under stormar på grund av ammoniakens förmåga att göra iskristaller flytande, även vid mycket låga temperaturer på runt -90 grader Celsius. Modeller indikerar att dessa mushballs i Jupiter kan växa till vikter på upp till ett kilogram eller mer, något högre än de största hagelstenarna på jorden. När de störtar nedåt, de transporterar ammoniak mycket effektivt till den djupa atmosfären, där den hamnar inlåst under molnbasen.

"Termodynamisk kemi innebär att denna process är ännu mer effektiv i Uranus och Neptunus, och mushballfröområdet är utsträckt och förekommer på större djup, sade Guillot. Alltså, ammoniak är förmodligen helt enkelt gömd i de djupa atmosfärerna på dessa planeter, utom räckhåll för dagens instrument."

För att avgöra exakt hur djupt ner mushbollarna bär ammoniak och vatten kan det behöva vänta tills en orbiter med instrument kan sondera isjättarnas atmosfärer på nära håll.

"För att till fullo förstå processerna, vi behöver ett dedikerat uppdrag för att kartlägga den djupa atmosfäriska strukturen och förstå blandning i väteatmosfärer, " sa Guillot. "Neptunus och Uranus är en kritisk länk mellan jätteplaneter, som Jupiter och Saturnus, och isgigantiska exoplaneter som vi upptäcker i galaxen. Vi måste verkligen åka dit."