Örvények ötszöge. A Jupiter déli pólusának infravörös képeinek mozaikja. Köszönetnyilvánítás: NASA/SWRI/JPL/ASI/INAF/IAPS
A Weizmann Intézet tudósai feltárják, hogy a gigantikus ciklonok mennyire stabilak mindkét helyen Jupiter's pólusai.
Egészen a közelmúltig, korábban NASAA Juno űrszondája a Jupiter bolygó körüli pályára állt, senki sem tudta, hogy a sarkvidékein hatalmas, megközelítőleg Ausztrália méretű ciklonok tombolnak. A Jupiter viharai, ellentétben földi változatosságukkal, nem oszlanak szét, alig változnak, és nyilvánvalóan nem kötődnek a repülő háztetőkhöz és a nyirkos időjárás-jelentésekhez. Egy nemrégiben megjelent cikkben Nature Geoscience, a Weizmann Institute of Science kutatói felfedik a Jupiter ciklonok titkait: mely erők hatnak ezeknek a hatalmas viharoknak a sarki helyére, és miért marad többé-kevésbé állandó a számuk és elhelyezkedésük az idő múlásával.
„A Jupitert ideális klímalaboratóriumnak tekinthetjük” – mondja Prof. Yohai Kaspi, a Weizmann Föld- és Bolygótudományi Osztályának munkatársa. A Föld egy bonyolult és sokváltozós rendszer: vannak benne óceánok és légkör, kontinensek, biológia – és természetesen emberi tevékenység. Ezzel szemben a Jupiter, Naprendszerünk legnagyobb bolygója gázból áll, ezért sokkal könnyebben tanulmányozható rendszer, amelyre jóslatokat készíthetünk, és hipotéziseket tesztelhetünk. Az ezekhez az előrejelzésekhez és hipotézisekhez szükséges adatokat a Juno – a NASA által 2011-ben indított kutatószonda – gyűjti össze, és 2016 közepén került a Jupiter pályájára. Kaspi, a NASA kutatótársa a Juno küldetésben, szemtanúja volt az egyik izgalmasabb felfedezésnek: a bolygó sarkai körül kavargó ciklonviharoknak.
Hat ciklon a Jupiter déli pólusán, amint a Juno infravörös lencséje rögzítette 2017 februárjában. Meglepően elrendezett, és egy kerek fahéjtekercs-tálcára emlékeztet. Köszönetnyilvánítás: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
„Ha megnézzük a Jupiterről 2016 előtt készült régebbi képeket – mondja Kaspi –, akkor azt látjuk, hogy a pólusokat általában nagy szürke területekként ábrázolták, mert akkor még senki sem tudta, hogyan is néznek ki. Ennek az az oka, hogy a Naprendszer ugyanabban a síkban szerveződik, ami nagyon közel van a Jupiter egyenlítőjének síkjához. Ezért a bolygó múltbeli megfigyelései, amelyeket a Földről vagy korábbi űrmissziókból végeztek, többnyire csak a Jupiter alsó szélességeit tudták megragadni. Ezért a Juno-misszió egyik figyelemre méltó újítása a sarki pálya, amely lehetővé tette a kutatók számára, hogy először részletesen megfigyeljék a Jupiter viharos pólusait. Pontosan így tárultak fel a ciklonok, meglepően elrendezve és egy kerek fahéjtekercs-tálcára emlékeztetően, az északi szélesség 84° és a déli fok mentén. Ráadásul a Juno Jupiter körüli pályáiról gyűjtött adatok azt mutatják, hogy a ciklonok száma állandó – nyolc aktív az északi sark körül és öt a déli körül. „A felfedezés akkoriban nagyon meglepő volt – mondja Kaspi –, mert arra számítottunk, hogy a pólusok többé-kevésbé szimmetrikusak. Az a korábbi tanulmány, Kaspi a Jupiter gravitációs mezőjének szimmetria hiányát használta fel a bolygó légkörére jellemző erős kelet-nyugati szélsávok mélységének meghatározására.
Kaspi: "A Jupiter és a többi gáznemű bolygó pólusai talán az utolsó foltok a Naprendszerben, amelyeket még felfedezni kell"
A Földön trópusi ciklonális viharok alakulnak ki azokon a területeken, ahol a víz hőmérséklete meghaladja a 26 fokot Celsius – általában az Atlanti- és a Csendes-óceán közepén – és körkörös mozdulatokkal sodródnak a pólusok felé, a bolygó forgásából eredő húzóerő hatására. A Jupiteren viszont az erős sugárfolyamok megakadályozzák, hogy ezek a viharok a 60. szélességi fok alatt alakuljanak ki – csak felette elég gyengék az áramlatok ahhoz, hogy ciklonok tomboljanak. Mi okozza, hogy ezek a viharok a Jupiteren a 84. szélességi fokon rendeződjenek? Az új tanulmány szerint a Jupiter ciklonjai valóban vonzódnak a pólusokhoz, de a ciklongyűrű közepén elhelyezkedő sarki vihar eltaszítja őket, megakadályozva, hogy elérjék magát a sarkot.
„Amíg a ciklonok távol maradnak a pólustól, vonzzák őket. De minél közelebb merészkednek, annál erősebben taszítják őket” – mondja Nimrod Gavriel doktorandusz, Kaspi kutatócsoportjából, akinek disszertációja ennek a jelenségnek a feltárására összpontosít. „A kérdés az, hogy a taszító hatás elég erős-e ahhoz, hogy ellenálljon a pólus vonzásának. A 84°-os szélesség az, ahol ezek az erők még fel is nőnek.” Gavriel és Kaspi olyan matematikai modellt javasol, amely figyelembe veszi a sarki ciklon átmérőjét (amely nagyobb a déli póluson, mint az északon), az egyes ciklonok közötti lehetséges minimális távolságot, a 84°-os szélesség körüli felületet, valamint a ciklonok méretét és pörgésük, és ez pontosan megjósolja nyolc ciklon jelenlétét az északi póluson. Ami a déli sarkot illeti, számításaik alapján a ciklonok számának 5.62-nek kell lennie. Ez a szám összhangban van a Juno által gyűjtött adatokkal: a valóságban ez a szám nem létezhet, de az öt déli vihar gyakran hat viharra válik szét, amint azt a szonda tizennyolcadik és harmincnegyedik Jupiter körüli pályája során figyelték meg. A javasolt modell azt is megmagyarázza, hogy ez a jelenség miért hiányzik a Jupiter legközelebbi szomszédos bolygóján – Szaturnusz.
Juno a Jupiter déli pólusa felett lebeg. 2016 óta kering a Naprendszer legnagyobb bolygója körül. Köszönetnyilvánítás: NASA
„Megpróbáljuk nagy léptékben megérteni a légköri dinamikát, és a Jupiter sarki ciklonjainak jelenségének sikeres magyarázata azt a magabiztosságot ad, hogy valóban tudjuk, mi folyik ott” – mondja Kaspi. Ez a bizalom rendkívül fontos lehet számunkra itt a Földön, mivel a ciklonok mélyebb megértése segíthet a meteorológusoknak megjósolni például, hogy bolygónk felmelegedése hogyan befolyásolja a viharok mozgását rajta – ez a kihívás, amellyel az emberiség valószínűleg szembesül. a közeljövőben. Kaspinak azonban a Jupiter felfedezése iránti rajongása egyértelműbb: „Nincs új felfedezhető sziget a Csendes-óceánon, és a Naprendszer legtöbb bolygótestét már feltérképezték. A Jupiter és a többi gáznemű bolygó pólusai talán az utolsó foltok a Naprendszerben, amelyeket még felfedezni kell.”
A Jupiter egyes ciklonjainak átmérője körülbelül 4,000-5,000 kilométer, és akár 360 kilométeres óránkénti sebességgel is forognak.
„Arra számítunk, hogy a következő néhány évben több értékes adat érkezik a Junótól” – teszi hozzá Kaspi, miután a Juno-missziót nemrégiben 2025-ig meghosszabbították. „Az űrszonda sarki pályájának fokozatos változásai miatt ez egyre közelebb kerül. és közelebb a Jupiter északi pólusához, lehetővé téve, hogy több speciális műszerrel információt nyerjünk erről a sarkvidékről” – összegzi.
Hivatkozás: Nimrod Gavriel és Yohai Kaspi: „A Jupiter cirkumpoláris ciklonjainak száma és elhelyezkedése az örvénylési dinamikával magyarázva”, Nimrod Gavriel és Yohai Kaspi, 19. július 2021. Nature Geoscience.
DOI: 10.1038/s41561-021-00781-6
