Primero, es una gran pregunta. En general, la respuesta es directa, por lo que puedo responderla, pero sigue siendo una gran pregunta.
y agregaré una imagen similar, pero un poco más detallada a la que publicaste.
Fuente
Tienes razón en que existe una clara diferencia entre la superficie de la Tierra donde el agua líquida puede existir, evaporarse, formar nubes, llover y repetir. El ciclo del agua de la Tierra, en teoría, podría continuar indefinidamente siempre que se mantenga la atmósfera de la Tierra y la entrada solar (y se reemplaza el hidrógeno perdido), pero es un sistema circular que solo necesita entrada solar.
Júpiter es diferente porque con el tiempo, los gases más pesados en Júpiter probablemente se hundirán más profundamente hacia el centro y los gases formadores de nubes de Júpiter deberían disminuir con el tiempo suficiente. Probablemente, parte de la "lluvia" de Júpiter cae demasiado profundo en su mezcla de gases que se arremolina, y deja el ciclo de nubes de Júpiter permanentemente, similar al agua que se filtra bajo tierra y abandona el ciclo de agua-nube de la Tierra. Entonces, en 100 mil millones o un trillón de años, Júpiter podría perder sus nubes y gases que forman nubes en su atmósfera superior por las razones que sospecha.
La razón por la que esto aún no ha sucedido es simplemente la mezcla. Si bien la densidad del gas tiende hacia capas de densidad cada vez mayor, el calor interno dentro de Júpiter también quiere igualarse, por lo que hay una convección enorme en todo el planeta. Esto mantiene algunos gases más pesados en la atmósfera superior de Júpiter. Júpiter es demasiado turbulento para tener solo hidrógeno y helio en su atmósfera superior.
Entonces, una vez que comenzamos con la observación de que la atmósfera superior de Júpiter es (aproximadamente) 90% de hidrógeno, 9% de helio, 1% de otros gases y la mezcla mantiene el 1% de otros, después de eso es solo física de nubes .
Las nubes parecen acumulaciones hinchadas de vapor de agua (pequeñas gotas de hielo o agua, ya que el vapor de agua es realmente transparente). Parecen objetos con formas, pero eso no es del todo exacto. Si está cerca de una nube (volando en un avión, por ejemplo), los bordes claros desaparecen. Una nube no es tanto un objeto, es un cambio de fase visible.
La atmósfera en la Tierra es aproximadamente 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno, 0.9% de argón y (generalmente no está en la lista porque es muy variable), aproximadamente 0.4% de vapor de agua en promedio, tan alto como 1% con alta temperatura y alta humedad y cerca de 0 % en temperaturas frías o desiertos secos. Cuando tomas aire de superficie caliente que es 0.6-0.8% de vapor de agua, y ese aire sube (como lo hace el aire caliente), es el cambio de fase lo que crea las nubes. La nube se forma en el aire caliente que se eleva a medida que se enfría. Hay cierta atracción electrostática, pero en su mayoría es solo un bloque de aire similar que se enfría y la nube parece tener bordes sólidos, pero no es así.
Lo mismo sucede exactamente en Júpiter, los diferentes gases cambian de fase a diferentes temperaturas / presiones, pero el proceso es el mismo. Y, al igual que en la Tierra, una vez que se forman las gotas o "icelets", son más densas y comienzan a caer, pero las gotas que caen son muy pequeñas, por lo que caen muy lentamente y, en su mayor parte, caen a través de la atmósfera ascendente. Además, como son un cambio de fase, se está formando una nueva nube y la nube vieja se está desembolsando o devolviendo al gas todo el tiempo, algo así como el hielo marino. Las nubes tienen la apariencia de semipermanencia, pero las nubes son dinámicas.
Si mi explicación no funciona para usted, aquí hay una explicación sobre las nubes y cómo realmente no están unidas, aunque se vean de esa manera.
Pero esa es la esencia de esto, la mezcla evita que la atmósfera superior de Júpiter sea hidrógeno puro y helio (o hidrógeno puro), y después de eso, la formación de nubes es casi la misma que en la Tierra, solo que sin superficie. Algunos de los gases más pesados probablemente se pierden del ciclo, pero la pérdida es lo suficientemente lenta como para que Júpiter todavía tenga algunas nubes pesadas que forman gases en su atmósfera superior y probablemente lo hará durante miles de millones de años.
La mayor variación de densidad entre H / He y otros gases probablemente juega un papel en el comportamiento de las nubes, ya que la variación de densidad es mayor, pero las velocidades del viento también son más altas en Júpiter. Todo lo que realmente se necesita es mezclar. Después de eso, con gases que pueden convertirse en líquido o hielo bajo variaciones de temperatura / presión, los cambios de fase crean las nubes.
También es posible que los gases formadores de nubes de Júpiter, de vez en cuando, sean reemplazados por impactos de asteroides y cometas. Shoemaker-Levy 9 tenía unos 5 km de diámetro y un porcentaje considerable de eso probablemente era amoníaco y hielo de agua. Eso es una gran cantidad de gas formador de nubes agregado a la atmósfera superior de Júpiter. El débil sistema de anillos de Júpiter, que podría haber sido mucho más grande hace millones de años, pero desde que llovió sobre Júpiter, y las erupciones de Io también podrían desempeñar un papel en mantener la atmósfera superior de Júpiter lo suficientemente rica en elementos que producen nubes como el agua y el amoníaco.
