Naukowcy mogą w końcu dowiedzieć się, dlaczego Jowisz i Saturn mają bardzo różne warunki pogodowe na swoich biegunach, pomimo podobnych rozmiarów i składu. Odkrycie może pomóc naukowcom w badaniu głębin wnętrz tych gigantycznych planet gazowych.
Obserwacje obu układ słoneczny Ujawnili to gazowi giganci Jupiterna biegunie północnym znajduje się centralny wir polarny otoczony ośmioma mniejszymi wirami Saturn ma pojedynczy, dziwnie sześciokątny, masywny wir atmosferyczny nad swoim biegunem północnym.
„Nasze badanie pokazuje, że w zależności od właściwości wnętrza i miękkości dna wiru będzie to miało wpływ na rodzaj układu płynu obserwowanego na powierzchni, członek zespołu badawczego Wanying Kang z Massachusetts Institute of Technology (MIT), członek zespołu badawczego Wanying Kang z Massachusetts Institute of Technology (MIT), – napisano w oświadczeniu. „Nie sądzę, aby ktokolwiek powiązał wzór cieczy powierzchniowej z właściwościami wnętrza tych planet. Jednym z możliwych scenariuszy może być to, że Saturn ma twardsze dno niż Jowisz”.
Bardziej miękki niż Saturn?
Kang i współpracownicy zainspirowali się do przeprowadzenia symulacji po obejrzeniu zdjęć Jowisza zarejestrowanych przez teleskop statek kosmiczny Juno, która od 2016 r. krąży wokół największej planety Układu Słonecznego, oraz zdjęcia Saturna dostarczone przez: Cassini ponad 13 lat obserwacji, zanim została celowo zanurzona w pierścieniową planetę pod koniec swojej misji w 2017 roku.
Zdjęcia z Juno ukazały ogromną skalę burz polarnych na Jowiszu, które mają szerokość około 4800 kilometrów. Dla kontekstu jest to około połowa szerokości Ziemi. Tymczasem obserwacje Saturna wykonane przez sondę Cassini wykazały, że jego pojedynczy sześciokątny wir ma zdumiewającą szerokość 29 000 kilometrów.
Astronomowie nie są pewni, dlaczego istnieje taka rozbieżność w wielkości pomiędzy wirami obu planet. „Ludzie spędzili dużo czasu na rozszyfrowaniu różnic między Jowiszem a Saturnem” – powiedział lider zespołu i naukowiec z MIT, Jiaru Shi. „Planety są mniej więcej tej samej wielkości i obie składają się głównie z wodoru i helu. Nie jest jasne, dlaczego ich wiry polarne są tak różne”.
Aby odpowiedzieć na to pytanie, zespół opracował model 2D ewolucji wirów na biegunach gazowych gigantów, takich jak Saturn i Jowisz, stosując go do szeregu różnych scenariuszy. Obejmowało to zmieniające się cechy, takie jak rozmiary planet, prędkość ich obrotu, ich wewnętrzne ogrzewanie i twardość obracającego się płynu w ich wirach.
Po upewnieniu się, że płyn w tych wirach przepływa według losowych wzorów, naukowcy byli gotowi określić, w jaki sposób płyn ewoluował w określonych warunkach. Doprowadziło to do odkrycia, że pojedynczy mechanizm może określić, czy powstał pojedynczy wir, czy wiele wirów; im bardziej miękki jest gaz obracający się na dnie wiru, tym mniejszy jest ten wir. Pozwala to na powstawanie wielu wirów, tak jak to widać na biegunach Jowisza.
Jeśli zespół ma rację, oznacza to, że Jowisz składa się z bardziej miękkiego, a zatem lżejszego gazu, podczas gdy Saturn wydaje się składać z cięższej materii gazowej.
„To, co widzimy z powierzchni, wzór płynu na Jowiszu i Saturnie, może nam powiedzieć coś o wnętrzu, na przykład o tym, jak miękkie jest dno, a to jest ważne, ponieważ być może pod powierzchnią Saturna wnętrze jest bardziej wzbogacone w metale i zawiera więcej materiału ulegającego kondensacji, co pozwala zapewnić silniejsze rozwarstwienie niż Jowisz” – podsumował Shi. „To pogłębiłoby naszą wiedzę na temat tych gazowych gigantów”.
Badania zespołu zostały przyjęte do publikacji w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences.
