אולי סוף סוף נבין איך נוצרה הסערה המשושה הענקית של שבתאי

(NASA/JPL-Caltech/מכון למדעי החלל)

מרחוק, שבתאי נראה כמו ענק גז שליו עם טבעות מדהימות, שמסתובב במסלולו במעט או בלי מהומה. אם אתהזוחל קרוב כמו קאסיניעם זאת, יש עוד הרבה דברים שקורים.

אסערה סוערת בצורת משושהמשתולל ליד הקוטב הצפוני של שבתאי כבר ארבעה עשורים לפחות - גילינו אותו לראשונה ב-1981 במהלך משימת וויאג'ר. עם זאת, אפילו עם מבט מהשורה הקדמית מהגשושית של קאסיני, הפרטים על המשושה של שבתאי היו מועטים.

מודל אטמוספרי חדש, שנבדק במעבדה, מציע כעת שהסופה מגיעה עמוקה מאוד, פוטנציאלית של אלפי קילומטרים. ממצא זה יכול לעזור להסביר מדוע הסופה נותרה תכונה יציבה יחסית מאז שנתקלנו בה לראשונה.

(NASA/JPL-Caltech/SSI)

בעבר, תצפיות ישירות וניסויי מעבדה הניבו שתי השערות מובילות מדוע קיימת הסערה המשושה של שבתאי.

מצד אחד, ייתכן שהוא נוצר מסילונים רדודים ומתחלפים באטמוספירה של ענקית הגז, בעומק מאות קילומטרים שבהם הלחץ יושב על כ-10 בר לערך, ושם הגז סוער יותר.

מצד שני, ייתכן שהוא מושרש עמוק יותר, ומגיע מסילונים אזוריים עמוקים הנמשכים אלפי קילומטרים למטה, שבהם הלחץ גדול פי עשרות אלפי ושם הסיבוב והטופוגרפיה של כוכב הלכת עלולים לעורר טירוף.

למעשה, רגע לפני קאסיניעשה את הצעד האחרון שלוביציאה לפנסיה, גילינו שהמטוסים האזוריים של שבתאי שומרים על כוחם עד לגבהים שבהם הלחץ נמצא 100,000 ברים מדהימים או יותר . כדי לשים את זה בפרספקטיבה, אור השמש חודר לא הרבה יותר עמוק מפס בודד על שבתאי; המערבולות הללו עמוקות ויציבות יותר ממה שהן נראות בהתחלה.

בהדמיית מה שקורה להסעות סוערות עמוקות במעטפת כדורית מסתובבת, חוקרים מאוניברסיטת הרווארד חושבים כעת שיש להם הסבר הגיוני מדוע קיים המשושה של שבתאי.

המודל התלת-ממדי שלהם מראה כי הסעה תרמית עמוקה בשכבות החיצוניות של ענקי הגז עלולה להוליד באופן ספונטני ציקלונים קוטביים ענקיים, זרימות אזוריות מתחלפות עזות ותבנית סילון מזרחית בקו רוחב גבוה.

יתרה מכך, הסילונים האיזוריים הללו דומים גם מבחינה איכותית וגם כמותית למה שנצפה בשבתאי.

'ניתוח הסימולציה מצביע על כך שמערבולת מאורגנת בעצמה בצורת מערבולות ענק צובטת את הסילון מזרחה ויוצרות צורות מצולעות', הכותבים להסביר .

'אנו טוענים שמנגנון דומה אחראי ליצירת דפוס הזרימה המשושה של שבתאי מרגש.'

התפתחות הזמן של הזרימה מייעלת במבט מנקודת תצפית צפונית. (ידב ובלוקסהם, PNAS, 2020)

כעת, המודל של הצוות לא לוכד כל היבט של האטמוספירה של שבתאי - הוא משלב רק את העשירית החיצונית מרדיוס כוכב הלכת - ומטוסי הקוטב שלהם המשיכו ליצור משולשים במקום משושים.

למרות זאת, המחברים בטוחים שהמצב הפשוט הזה יכול לעזור לנו להבין כמה מהתכונות שנראו בשבתאי, במיוחד עכשיו שאין לנו את קאסיני שיעזור לנו.

בהדמיות שלהם, התעורר ציקלון גדול במרכזו בקוטב הצפוני, בעוד כמה ציקלון קטנים יותר הצטרפו לסילון חזק מזרחה מעט מצפון לקו המשווה.

בעוד שהציקלון המרכזי הזה היה חזק מספיק כדי להתגבר על מערבולות הגז ליד פני השטח, המערבולות שמסביב היו מוסוות על ידי כל התנודתיות הזו ברמות רדודות יותר, מה שגרם להן להיראות יותר כמו סילונים מצולעים מאשר סופות טורנדו.

(ידב ובלוקסהם, PNAS, 2020).

מֵעַל: רמות שונות של הדמיית האטמוספירה מהקוטב הצפוני כאשר A הוא העמוק ביותר ו-D הרדוד ביותר.

'ניתן לדמיין תרחיש דומה עבור שבתאי שבו הצורה המשושה של הסילון נשמרת על ידי שש מערבולות גדולות סמוכות, המוסתרות על ידי הסעה כאוטית יותר בשכבות הרדודות יותר', הכותבים. לִכתוֹב .

זו אולי הסיבה שכמה מודלים ותצפיות אחרים מצביעים על נוכחות סילון רדודה יותר באזורים מסוימים של המשושה של שבתאי, כאשר, למעשה, האמת נמצאת הרבה יותר למטה.

אבל זו רק הוכחה לקונספט, ונצטרך לשלב הרבה יותר נתונים אטמוספריים משבתאי כדי לגרום למודל הזה לשקף טוב יותר את המציאות. עם זאת, נראה שאנחנו בדרך הנכונה.

המחקר פורסם ב PNAS .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.