Der Jupiter, größter Planet unseres Sonnensystems, ist bekannt für seine gewaltigen Stürme. Diese zeigen sich in den charakteristischen streifenförmigen Wolkenbändern, die je nach Breitengrad abwechselnd nach Osten oder Westen strömen. Ihre Geschwindigkeiten übersteigen in den niedrigen Breiten 100 Meter pro Sekunde (360 Kilometer pro Stunde) und schwächen sich in höheren Breiten auf wenige zehn Meter pro Sekunde ab. Die Winde sind äußerst dynamisch und setzen sich weit in die Tiefen der Jupiteratmosphäre fort. Neue detaillierte Computersimulationen des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Göttingen unter der Leitung von Ulrich Christensen und Paula N. Wulff legen nahe, dass diese jedoch 2000 Kilometer unterhalb der Wolkenoberfläche ein abruptes Ende finden. In dieser Zone scheint eine stabile Gasschicht zu existieren, die das weitere Absinken und Aufsteigen von Material verhindert. Ihre Ergebnisse stellte die Forschungsgruppe in der Fachzeitschrift »Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)« vor.

Die Stürme auf Jupiter sind seit Langem Bestandteil wissenschaftlicher Untersuchungen mit verschiedenen Raumsonden, derzeit erkundet die Juno-Mission der NASA den Gasriesen. Messungen der Gravitations- und Magnetfelder von Jupiter suggerieren, dass sich die Stürme über mehrere tausend Kilometer in die Tiefe erstrecken, bevor sie abgeschwächt werden. Dieser Interpretation widersprechen Christensen und Wulff und argumentieren, dass ein Ursprung mit flacheren Orkanen ebenso möglich ist.

Das Team modellierte in seinen Simulationen das komplexe Wechselspiel von Auftrieb, Magnetfeldern und Corioliskräften bis in eine Tiefe von 5600 Kilometern, dies entspricht weniger als acht Prozent des Jupiterradius von 71 000 Kilometern (zum Vergleich: Erde 6378 Kilometer). »Jupiter ist ein ausgesprochen extremer Ort; selbst die Vorgänge in dieser äußeren Schicht zu simulieren, ist eine riesige Herausforderung und stellt gewaltige Anforderungen an die Rechenleistung«, so Ulrich Christensen.

Wasserstoff und Helium, die Hauptbestandteile des Gasriesen, sind in den oberen Wolkenschichten in gasförmigem Zustand. Mit größerer Tiefe und Druck gehen diese jedoch in eine flüssige, elektrisch leitfähige Phase über. Unterhalb des Punkts, an dem diese die Leitfähigkeit von Meerwasser erreicht, erlahmen die Winde. Um den Erkenntnissen über das Jupitermagnetfeld gerecht zu werden, muss dies in einer Tiefe von etwa 2000 Kilometern geschehen, so die Simulationen des Göttinger Teams. Die Eigenschaften dieser stabilen, windschwachen Tiefenschicht lassen sich derzeit nur ungenau beschreiben. Vermutlich liegen dort Wasserstoff und Helium getrennt geschichtet vor und hemmen dadurch Mischprozesse. Die extremen Bedingungen innerhalb der tieferen Jupiteratmosphäre schließen jedoch jede Vor-Ort-Überprüfung durch Raumsonden aus.

Modelle dieser Art ließen sich auch auf ähnliche Himmelskörper wie Saturn oder vergleichbare Exoplaneten anwenden. Die Existenz einer solchen stabilen Schicht ist jedoch als Ergebnis von Computersimulationen zunächst hypothetischer Natur und bedarf weiterer Untersuchungen.