Cuaca di Jupiter mungkin memiliki beberapa kemiripan yang mengejutkan dengan fenomena Bumi, tetapi ada beberapa hal yang tidak dapat dijelaskan dengan mudah.

Kini, para ilmuwan telah menemukan satu cara untuk menjelaskan sifat komposisi aneh dari awan-awan liarnya: selama badai guntur dan kilat raksasa, Jupiter menghujani hujan es yang terdiri dari "bola-bola jamur", gumpalan besar es lembek yang terdiri dari amonia dan air, dengan konsistensi seperti salju basah atau es serut dari toko swalayan.

Itulah skenario terbaik yang telah dibuat para astronom untuk menjelaskan mengapa atmosfer Jupiter – dan atmosfer Saturnus, Uranus, dan Neptunus – memiliki distribusi amonia yang tidak merata.

"Imke [de Pater] dan saya sama-sama berkata, 'Tidak mungkin ini benar,'" kata ilmuwan planet Chris Moeckel dari University of California (UC) Berkeley, yang memimpin penelitian tersebut.

"Begitu banyak hal yang harus disatukan untuk benar-benar menjelaskan hal ini, tampaknya sangat eksotis. Pada dasarnya saya menghabiskan waktu tiga tahun mencoba membuktikan bahwa ini salah. Dan saya tidak dapat membuktikannya salah."

Hipotesis ini pertama kali muncul pada tahun 2020, ketika para ilmuwan yang mempelajari data dari wahana antariksa Jupiter Juno menyarankan mekanisme khusus untuk mengekstraksi amonia dan air dari atmosfer atas planet tersebut.

Badai besar Jupiter, menurut mereka, mengeluarkan air jauh di atas awan air planet tersebut, tempat badai tersebut bertemu dengan uap amonia yang mencairkan es. Kemudian, air dan amonia membeku bersama dalam suhu yang sangat dingin.

"Pada ketinggian ini, amonia bertindak seperti antibeku, menurunkan titik leleh es air dan memungkinkan terbentuknya awan dengan cairan amonia-air," ilmuwan planet Heidi Becker dari Laboratorium Propulsi Jet NASA menjelaskan pada saat itu.

"Dalam keadaan baru ini, tetesan cairan amonia-air yang jatuh dapat bertabrakan dengan kristal es air yang naik dan mengaliri awan dengan listrik. Ini merupakan kejutan besar, karena awan amonia-air tidak ada di Bumi."

Untuk menyelidiki apakah hal ini mungkin, Moeckel dan rekan-rekannya, Imke de Pater dari UC Berkeley dan Huazhi Ge dari Caltech, meneliti data yang dikumpulkan oleh Juno dan Teleskop Luar Angkasa Hubble pada bulan Juli 2017, saat wahana itu terbang di atas badai petir raksasa yang masih mengamuk hingga hari ini.

Juno mengambil rekaman dalam enam frekuensi radio yang berbeda dengan instrumen radiometer gelombang mikronya, sementara Hubble melakukan pengamatan pada panjang gelombang ultraviolet, optik, dan inframerah dekat.

Atmosfer Jupiter cukup liar, dengan banyak badai yang tidak seperti apa pun di Bumi yang mengamuk pada waktu tertentu. Namun, sebagian besar cuaca relatif dangkal.

Dalam pracetak yang saat ini sedang menjalani tinjauan sejawat, Moeckel, de Pater, dan tim terpisah menggambarkan struktur 3D atmosfer atas, yang mengungkapkan bahwa sebagian besar sistem cuaca hanya meluas 10 hingga 20 kilometer (6,2 hingga 12,4 mil) di bawah puncak awan yang terlihat.

Namun, beberapa sistem cuaca, menyelam jauh lebih dalam ke troposfer, seperti pusaran siklon, pita awan kaya amonia, dan badai petir dahsyat tempat munculnya bola-bola jamur.

"Setiap kali Anda melihat Jupiter, sebagian besar hanya permukaannya saja. Dangkal, tetapi beberapa hal – pusaran dan badai besar ini – dapat menembusnya," kata Moeckel.

"Kami pada dasarnya menunjukkan bahwa bagian atas atmosfer sebenarnya merupakan representasi yang cukup buruk dari apa yang ada di dalam planet ini."

Badai bola jamur ini secara efektif mengurai atmosfer bagian atas. Bola-bola jamur terbentuk dan jatuh, menguras amonia atmosfer hingga sekitar 150 kilometer, tetapi membawanya lebih dalam ke bagian dalam planet.

Sebelumnya, para ilmuwan tidak tahu apa yang telah menghilangkan amonia.

Bola jamur menjelaskannya dengan sempurna. Air memulai perjalanannya jauh di dalam awan sebelum terlempar ke atas, bertemu dengan amonia, dan bercampur dalam rasio sekitar tiga bagian air untuk satu amonia.

Gumpalan campuran tersebut membeku dan jatuh jauh ke dalam Jupiter, tempat mereka menguap dan menyimpan isinya.

Hal ini memerlukan kondisi yang sangat spesifik, seperti arus udara yang sangat kuat untuk membawa air, dan pencampuran yang sangat cepat sehingga bola-bola jamur dapat terbentuk dan tumbuh cukup besar untuk bertahan saat dihujankan kembali ke atmosfer Jupiter.

Bukti yang paling kuat adalah satu sinyal dalam data radio Juno.

"Ada titik kecil di bawah awan yang tampak seperti pendinginan, yaitu mencairnya es, atau peningkatan amonia, yaitu mencairnya dan melepaskan amonia," kata Moeckel.

"Fakta bahwa kedua penjelasan tersebut hanya mungkin terjadi pada bola-bola jamur itulah yang akhirnya meyakinkan saya."

Mekanisme transportasi ini sepertinya tidak hanya terjadi di Jupiter. Para ilmuwan telah berhipotesis bahwa mekanisme serupa mungkin terjadi di semua planet raksasa di Tata Surya, dan seterusnya. Mari berharap pengamatan di masa mendatang dapat menemukannya.

Penelitian ini telah dipublikasikan di Science Advances.