Juist meer waterdamp in stratosfeer van reuzenplaneten

In de stratosfeer van de aarde bevindt zich maar heel weinig waterdamp. Dit komt doordat de verticale luchtstromingen in de lagere atmosfeer niet verder komen dan de tropopauze: de bovenste begrenzing van de troposfeer. En de waterdamp die toch de stratosfeer weet te bereiken, vriest daar vanwege de zeer lage temperaturen snel uit.

In de stratosfeer van de vier reuzenplaneten - Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus - wordt nog minder waterdamp verwacht, omdat de temperatuur daar veel lager is dan in onze stratosfeer. Astronomen hebben echter ontdekt dat er juist relatief méér water zit.

De ontdekking werd gedaan met de Europese infraroodsatelliet ISO. Met zijn Short Wavelength Spectrometer, deels van Nederlandse makelij, nam ISO enkele emissielijnen van waterdamp waar in het spectrum van de vier reuzenplaneten. De concentratie waterdamp in hun stratosfeer is weliswaar duizend maal geringer dan in de stratosfeer van de aarde, maar de concentratie had nòg vele orden van grootte geringer moeten zijn als de waterdamp alleen uit de diepere delen van deze planeten zou komen. Er moet dus ook nog water van elders komen (Nature, 11 september).

Inslaande kometen zouden het water kunnen aanvoeren. Maar in dat geval zou het grootste deel van de waterdamp tijdens de schok van de inslag worden omgezet in koolmonoxide en zou de rest al snel in de planeet zijn verdwenen. De astronomen denken eerder aan bronnen als ijskoude interplanetaire stofdeeltjes en deeltjes afkomstig van de ringen en/of ijsmanen rond de reuzenplaneten. In het laatste geval zouden de deeltjes vooral in het gebied van de evenaar moeten binnenkomen en zou de concentratie waterdamp daar groter moeten zijn dan bij de polen. Helaas kan de ISO dat niet voldoende scherp waarnemen.

Volgens de astronomen zou de voortdurende instroom van waterdampmoleculen een belangrijke invloed kunnen hebben op de fotochemische reacties in de atmosfeer van de reuzenplaneten. Zo kan de aanwezigheid van kooldioxide in de atmosfeer van Saturnus en Neptunus er misschien door worden verklaard, evenals bepaalde kenmerken van de ionosfeer van deze planeten. Invallende deeltjes zouden ook het energiebudget in de hogere delen van de atmosfeer van de planeten kunnen beïnvloeden. Mogelijk hangen de gemeten temperaturen in het equatorgebied van Uranus samen met de continue instroom van stofdeeltjes uit diens ringensysteem.