Thành phần hóa học Khí_quyển_Sao

Thành phần hóa học Khí_quyển_Sao_Mộc

Hàm lượng các nguyên tố so với hydro
trong Sao Mộc và Mặt Trời[3]
Nguyên tố	Mặt Trời	Sao Mộc/Mặt Trời
He/H	0,0975	0,807 ± 0,02
Ne/H	1,23 × 10−4	0,10 ± 0,01
Ar/H	3,62 × 10−6	2,5 ± 0,5
Kr/H	1,61 × 10−9	2,7 ± 0,5
Xe/H	1,68 × 10−10	2,6 ± 0,5
C/H	3,62 × 10−4	2,9 ± 0,5
N/H	1,12 × 10−4	3,6 ± 0,5 (8 bar) 3,2 ± 1,4 (9–12 bar)
O/H	8,51 × 10−4	0,033 ± 0,015 (12 bar) 0,19–0,58 (19 bar)
P/H	3,73 × 10−7	0,82
S/H	1,62 × 10−5	2,5 ± 0,15

Tỷ lệ đồng vị trong Sao Mộc và Mặt Trời[3]
Tỷ lệ	Mặt Trời	Sao Mộc
13C/12C	0,011	0,0108 ± 0,0005
15N/14N	< 2,8 × 10−3	2,3 ± 0,3 × 10−3 (0,08–2,8 bar)
36Ar/38Ar	5,77 ± 0,08	5,6 ± 0,25
20Ne/22Ne	13,81 ± 0,08	13 ± 2
3He/4He	1,5 ± 0,3 × 10−4	1,66 ± 0,05 × 10−4
D/H	3,0 ± 0,17 × 10−5	2,25 ± 0,35 × 10−5

Thành phần hóa học của khí quyển Sao Mộc rất giống với thành phần hóa học của toàn bộ Sao Mộc.[3] Khí quyển Sao Mộc được nghiên cứu kỹ lưỡng nhất trong số các khí quyển của các hành tinh khí khổng lồ của Hệ Mặt Trời, do được quan sát tại chỗ bởi tàu thăm dò Galileo, một tàu đổ bộ được mang theo bởi tàu vũ trụ Galileo, khi nó đi vào khí quyển Sao Mộc ngày 7 tháng 12 năm 1995.[28] Các nguồn thông tin khác về thành phần hóa học của khí quyển Sao Mộc bao gồm Đài thiên văn Không gian Hồng ngoại (ISO),[29] các tàu vũ trụ Galileo và Cassini,[30] cùng các đài quan sát trên Trái Đất.[3]

Hai thành phần chính của khí quyển Sao Mộc là phân tử hydro (H2) và heli.[3] Tỷ lệ số phân tử heli so với hydro là 0,157 ± 0,004, và tỷ lệ khối lượng heli so với hydro là 0,234 ± 0,005, hơi thấp hơn các giá trị của Hệ Mặt Trời thời nguyên thủy.[3] Lý do cho hàm lượng heli thấp chưa được hoàn toàn hiểu rõ, nhưng một số lượng khí heli có thể cô đặc ở trong lõi của Sao Mộc.[21] Sự ngưng tụ này có thể ở dạng mưa heli: do hydro chuyển sang dạng kim loại ở độ sâu hơn 10 000 km, heli tách khỏi nó và hình thành những giọt heli trong đó, và do nặng hơn kim loại hydro, rơi xuống phía lõi. Cơ chế này cũng có thể giải thích sự thiếu hụt nghiêm trọng của neon (xem bảng), một thành phần dễ bị hòa tan trong các giọt heli và do đó được vận chuyển cùng các giọt heli về phía lõi.[31]

Bầu khí quyển Sao Mộc chứa nhiều hợp chất như nước, mêtan (CH4), hydro sulfua (H2S), amoniac (NH3) và phốtphin (PH3).[3] Sự xuất hiện đáng kể của các chất này ở sâu dưới tầng đối lưu cho thấy bầu khí quyển của Sao Mộc chứa lượng cacbon, nitơ, lưu huỳnh và có thể cả oxy [b] gấp từ 2 đến 4 lần so với Mặt Trời.[c][3] Các khí hiếm argon, krypton và xenon cũng xuất hiện nhiều hơn so với trong Mặt Trời (xem bảng), trong khi neon lại khan hiếm hơn.[3] Các hợp chất hóa học như AsH3 và GeH4 chỉ có mặt ở lượng rất ít.[3] Ở tầng trên của khí quyển Sao Mộc có một lượng nhỏ của các hợp chất hiđrôcacbon đơn giản như êtan, axetylen, và diaxetylen, được hình thành từ mêtan dưới ảnh hưởng của tia cực tím của Mặt Trời và hạt tích điện đến từ từ quyển Sao Mộc.[3] Các hợp chất cacbon điôxít, cacbon monoxit và nước xuất hiện ở thượng tầng khí quyển được cho là có nguồn gốc từ các sao chổi bay tới, như Shoemaker-Levy 9. Nước không thể đến từ tầng đối lưu vì khoảng lặng đối lưu có nhiệt độ thấp, tạo thành một bẫy lạnh, làm ngưng tụ hơi nước, ngăn cản nước bay lên tầng bình lưu (xem cấu trúc khí quyển theo chiều thẳng đứng ở trên).[3]

Các quan sát và đo đạc từ Trái Đất và từ các trạm quát sát trong vũ trụ đã giúp cải thiện kiến thức về tỷ lệ đồng vị trong khí quyển Sao Mộc. Số liệu cho tới tháng 7 năm 2003 cho thấy hàm lượng deuteri là 2,25 ± 0,35 × 10−5,[3] có thể đại diện cho giá trị nguyên thủy trong tinh vân Mặt Trời - giai đoạn đầu của Hệ Mặt Trời.[29] Tỉ lệ của đồng vị nitơ ở khí quyển Sao Mộc, 15N/14N, là 2,3 × 10−3, bằng hai phần ba giá trị này trong khí quyển Trái Đất (3,5 × 10−3).[3] Khám phá này là đặc biệt quan trọng, vì các lý thuyết trước đây của sự hình thành và tiến hóa của Hệ Mặt Trời lấy giá trị đồng vị nitơ nguyên thủy bằng với giá trị đo được ở Trái Đất.[29]