Nowe badanie oparte na danych z misji Cassini ujawnia coś zaskakującego w atmosferze Saturna. Od dziesięcioleci wiemy o burzy na biegunie północnym giganta gazowego, ale teraz okazuje się, że ta potężna sześciokątna burza może być gigantycznym gigantem o wysokości setek kilometrów, którego podstawa znajduje się głęboko w atmosferze Saturna.
Kiedy Cassini przybył do Saturna w 2004 roku, było to na południowej półkuli, a statek kosmiczny znalazł wir wirowy na biegunie południowym. W końcu lato przybyło na półkulę północną i byli świadkami powstania burzy na biegunie północnym. To tylko potwierdziło to, co wiemy od lat 80., kiedy misja Voyager badała Saturna i znalazła burzę letnią na biegunie północnym Saturna.
„Podczas gdy spodziewaliśmy się zobaczyć wir na biegunie północnym Saturna, gdy robi się coraz cieplej, jego kształt jest naprawdę zaskakujący”. - Leigh Fletcher, University of Leicester, Wielka Brytania, główny autor.
Ale ta północna burza ma raczej sześciokątny niż okrągły kształt i ma ten sam sześciokątny kształt, co burza głębsza w atmosferze Saturna, po raz pierwszy znaleziona przez Voyagera. Pytanie brzmi: czy widzimy jednego górującego potwora burzy? A może dwie osobne burze, obie formujące się w heksagonalną formę?
„Krawędzie nowo odkrytego wiru wydają się sześciokątne, dokładnie pasujące do słynnego i dziwnego sześciokątnego wzoru chmur, które widzimy głębiej w atmosferze Saturna”, mówi Leigh Fletcher z University of Leicester, Wielka Brytania, główny autor nowego badania.
Ten film pokazuje sześciokątny wzór chmur głęboko w atmosferze Saturna, który po raz pierwszy odkrył Voyager.
Naukowcy zaangażowani w misję Cassini w pełni spodziewali się zobaczyć burzę na biegunie północnym, kiedy nadejdzie lato Saturna, ale byli zaskoczeni kształtem. „Albo sześciokąt odrodził się spontanicznie i identycznie na dwóch różnych wysokościach, jednej niżej w chmurach i jednej wysoko w stratosferze, albo sześciokąt jest w rzeczywistości konstrukcją górującą o zasięgu pionowym wynoszącym kilkaset kilometrów”, powiedział Fletcher.
Sercem tego nowego badania jest kompozytowy spektrometr podczerwieni Cassini (CIRS). Zespół CIRS przechwycił te dane w latach 2010-2017 i pokazuje ocieplenie stratosfery Saturna w wyniku dużego nachylenia orbity. Poniższy złożony obraz pokazuje stopniowe ocieplenie stratosfery Saturna i stopniowe powstawanie heksagonalnej burzy.
Wcześniej w misji Cassini górna atmosfera była po prostu zbyt zimna, aby CIRS mógł ją zobaczyć. Stratosfera wynosiła około -158 stopni Celsjusza, o 20 stopni za zimno dla instrumentu. Ale rok Saturna trwa około 30 lat, aw 2009 r. Region polarny na północy zaczął się ocieplać. Około 2014 r. Instrument CIRS Cassiniego był w stanie zbadać górną atmosferę.
„Jeden rok Saturna obejmuje około 30 lat ziemskich, więc zimy są długie. Saturn zaczął wynurzać się z głębin północnej zimy w 2009 roku i stopniowo ocieplał się, gdy północna półkula zbliżała się do lata. ” - współautor badania Sandrine Guerlet, Laboratoire de Météorologie Dynamique, Francja.
„Byliśmy w stanie wykorzystać instrument CIRS do eksploracji północnej stratosfery po raz pierwszy, począwszy od 2014 roku”, powiedział Guerlet. „Gdy wir polarny stał się coraz bardziej widoczny, zauważyliśmy, że ma heksagonalne krawędzie i zdaliśmy sobie sprawę, że widzimy wcześniej istniejący sześciokąt na znacznie większych wysokościach niż wcześniej sądzono”.
Badanie wskazuje, że regiony polarne na Saturnie są bardzo różne od siebie. Kiedy Cassini obserwowała region południowy latem, na początku swojej misji, nie było sześciokątnego wzoru sztormu. Północna burza jest również chłodniejsza, mniej dojrzała, a jej dynamika jest zupełnie inna. Na razie naukowcy mogą tylko zgadywać, dlaczego tak jest.
„Może to oznaczać, że istnieje fundamentalna asymetria między biegunami Saturna, której jeszcze nie rozumiemy, lub może to oznaczać, że wir polarny północny wciąż rozwijał się w naszych ostatnich obserwacjach i robił to po śmierci Cassiniego” - powiedział Fletcher. Misja Cassiniego zakończyła się „Wielkim Finałem” we wrześniu 2017 r., Kiedy statek kosmiczny został celowo wysłany w głąb atmosfery Saturna, aby go zniszczyć.
Naukowcy badają wzorce pogodowe Saturna od dawna i od dawna wiedzą, że grube warstwy chmur planety są gospodarzem większości warunków pogodowych na planecie. Północne cechy polarne zostały po raz pierwszy dostrzeżone przez Voyagera w latach 80-tych i wiemy, że sześciokąt polarny na północy jest cechą długotrwałą. Naukowcy uważają, że ta funkcja może być związana z obrotem samej planety, podobnie jak strumień odrzutowy tutaj na Ziemi.
Oczywiste jest, że musimy się wiele dowiedzieć o atmosferze Saturna. Jest mało prawdopodobne, aby heksagonalna burza w stratosferze i heksagonalna burza głębiej w atmosferze były tą samą burzą. Wiatr zmienia się za bardzo w warstwach atmosfery. Ale mogą być połączone w inny sposób. Po zbadaniu właściwości atmosferycznych w regionie północnym Fletcher i współpracownicy stwierdzili, że fale takie jak sześciokąt nie powinny się rozprzestrzeniać w górę i powinny pozostać uwięzione w szczytach chmur. Odbywa się to poprzez proces zwany zanikaniem. „Jednym ze sposobów, w jaki„ informacja ”fali może wyciekać w górę, jest proces zwany zanikaniem, w którym siła fali maleje wraz z wysokością, ale jest wystarczająco duża, aby nadal utrzymywać się w stratosferze”, wyjaśnia Fletcher.
Większy obraz w tym badaniu to ciągłe pytanie, w jaki sposób energia jest transportowana przez różne warstwy atmosfery, coś, nad czym wciąż pracujemy, aby zrozumieć na Ziemi. Jeśli zrozumiemy, w jaki sposób i dlaczego wir północno-polarny Saturna ma kształt heksagonalny, rzuci on światło na to, w jaki sposób zjawiska głębsze w atmosferze mogą wpływać na środowisko wysoko na górze.
„Północny sześciokąt Saturna jest ikoną jednego z najbardziej charyzmatycznych członków Układu Słonecznego, więc odkrycie, że wciąż zawiera główne tajemnice, jest bardzo ekscytujące” - Nicolas Altobelli, naukowiec z ESA z misji Cassini-Huygens.
Misja Cassini wciąż pokazuje nam rzeczy o Saturnie, nawet teraz, gdy się skończyło. Jeśli chodzi o zespół odpowiedzialny za to badanie, słodko-gorzki odkrycie północnego sześciokąta prawie rok po zakończeniu Cassini. Fletcher mówi: „Musimy po prostu wiedzieć więcej. To bardzo frustrujące, że ten sześciokąt stratosferyczny odkryliśmy dopiero pod koniec życia Cassiniego. ”
