W wirującym baldachimie atmosfery Jowisza bezchmurne łaty są tak wyjątkowe, że duże mają specjalną nazwę „gorące punkty”. Właśnie to, jak powstają te polany i dlaczego znajdują się tylko w pobliżu równika planety, od dawna było tajemnicą. Teraz, używając zdjęć z sondy Cassini NASA, naukowcy odkryli nowe dowody na to, że gorące punkty w atmosferze Jowisza są tworzone przez falę Rossby, wzór widoczny również w atmosferze i oceanach Ziemi. Zespół odkrył, że fala odpowiedzialna za gorące punkty przesuwa się w górę iw dół po warstwach atmosfery niczym karuzela na karuzeli.
„To pierwszy raz, kiedy ktoś dokładnie śledził kształt wielu gorących punktów w danym okresie czasu, co jest najlepszym sposobem na docenienie dynamicznej natury tych funkcji”, powiedział główny autor badania, David Choi, postdoctoral Fellow NASA praca w NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, MD. Artykuł opublikowano online w kwietniowym numerze czasopisma Icarus.
Choi i jego koledzy nakręcili filmy poklatkowe z setek obserwacji Cassini podczas przelotu nad Jowiszem pod koniec 2000 roku, kiedy statek kosmiczny zbliżył się do planety. Filmy powiększają linię gorących punktów między jednym z ciemnych pasów Jowisza a jasnymi białymi strefami, około 7 stopni na północ od równika. Badanie, obejmujące około dwóch miesięcy (w czasie ziemskim), analizuje codzienne i cotygodniowe zmiany rozmiarów i kształtów gorących punktów, z których każdy zajmuje średnio więcej powierzchni niż Ameryka Północna.
Wiele z tego, co naukowcy wiedzą o gorących punktach, pochodzi z misji Galileo NASA, która uwolniła sondę atmosferyczną, która opadła w gorącym punkcie w 1995 r. Było to pierwsze i jak dotąd jedyne badanie in situ atmosfery Jowisza.
„Dane z sondy Galileusza i garść obrazów orbitujących wskazywały na skomplikowane wiatry wirujące wokół tych gorących miejsc i zadawały pytania o to, czy zasadniczo były to fale, cyklony czy coś pomiędzy nimi” - powiedział Ashwin Vasavada, współautor gazety, który ma siedzibę w NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii i był członkiem zespołu obrazowania Cassini podczas przelotu Jowisza. „Fantastyczne filmy Cassini pokazują teraz szczegółowo cały cykl życia i ewolucję gorących punktów”.
Ponieważ gorące punkty to przerwy w chmurach, zapewniają okna w normalnie niewidoczną warstwę atmosfery Jowisza, prawdopodobnie aż do poziomu, na którym mogą tworzyć się chmury wodne. Na zdjęciach gorące punkty wydają się zacienione, ale ponieważ głębsze warstwy są cieplejsze, gorące punkty są bardzo jasne przy długościach fal podczerwonych, w których wykrywane jest ciepło; tak właśnie otrzymali swoje imię.
Jedną z hipotez jest to, że gorące punkty pojawiają się, gdy duże przeciągi powietrza opadają do atmosfery i zostają podgrzane lub wysuszone. Ale zaskakująca regularność gorących punktów skłoniła niektórych badaczy do podejrzenia, że w grę wchodzi fala atmosferyczna. Zazwyczaj od ośmiu do dziesięciu gorących punktów ustawia się w przybliżeniu w równych odstępach, z gęstymi białymi pióropuszami chmur pomiędzy nimi. Ten wzór można wyjaśnić falą, która spycha zimne powietrze, niszcząc wszelkie chmury, a następnie unosi ciepłe powietrze, powodując ciężkie zachmurzenie widoczne w pióropuszach. Modelowanie komputerowe wzmocniło ten tok rozumowania.
Na podstawie filmów Cassiniego badacze odwzorowali wiatry wokół każdego gorącego miejsca i pióropuszu oraz zbadali interakcje z wirami, które przechodzą obok wiatrów lub spiralnych wirów, które łączą się z gorącymi punktami. Aby oddzielić te ruchy od strumienia odrzutowego, w którym znajdują się gorące miejsca, naukowcy śledzili również ruchy małych chmur „hulajnóg”, podobnych do chmur cirrus na Ziemi. Zapewniło to pierwszy bezpośredni pomiar rzeczywistej prędkości wiatru strumienia odrzutowego, który był taktowany z prędkością około 300 do 450 mil na godzinę (500 do 720 kilometrów na godzinę) - znacznie szybciej niż ktokolwiek wcześniej sądził. Gorące miejsca poruszają się w spokojniejszym tempie około 225 mil na godzinę (362 kilometrów na godzinę).
Badając te pojedyncze ruchy, naukowcy zauważyli, że ruchy gorących punktów pasują do wzoru fali Rossby'ego w atmosferze. Na Ziemi fale Rossby odgrywają ważną rolę w pogodzie. Na przykład, gdy podmuch oziębłego arktycznego powietrza nagle spada i zamraża uprawy na Florydzie, fala Rossbygo wchodzi w interakcję ze strumieniem polarnego strumienia i zrzuca go z typowego kursu. Fala podróżuje wokół naszej planety, ale okresowo wędruje na północ i południe.
Fala odpowiedzialna za gorące punkty okrąża planetę z zachodu na wschód, ale zamiast wędrować na północ i południe, szybuje w górę i w dół w atmosferze. Naukowcy szacują, że fala ta może wznosić się i opadać na wysokości od 15 do 30 mil (od 24 do 50 kilometrów).
Nowe odkrycia powinny pomóc naukowcom zrozumieć, jak dobrze obserwacje zwrócone przez sondę Galileo rozciągają się na resztę atmosfery Jowisza. „I to kolejny krok w odpowiedzi na więcej pytań, które wciąż otaczają gorące miejsca na Jowiszu” - powiedział Choi.
