A Cassini-misszió adatain alapuló új tanulmány valami meglepő képet mutat a Saturn légkörében. A gázipari óriás északi sarkán elkövetett viharról évtizedek óta tudunk, de most úgy tűnik, hogy ez a hatalmas hatszögletű vihar egy század kilométer magasságban magasodó behemoth lehet, amelynek alapja mélyen a Szaturnusz légkörében található.
Amikor Cassini 2004-ben megérkezett a Szaturnuszba, nyár volt a déli féltekén, és az űrhajó sarki örvényt talált a déli pólusnál. Végül nyáron érkezett az északi féltekére, és tanúi voltak a vihar kialakulásának az Északi-sarkon. Ez csak megerősítette azt, amit ismertünk az 1980-as évek óta, amikor a Voyager misszió Tanulmányozta a Szaturnust, és nyári viharot talált a Szaturnusz északi sarkán.
"Noha arra számítottunk, hogy valamilyen örvényt fog látni a Saturn északi sarkán, amikor melegebb lesz, alakja igazán meglepő." - Leigh Fletcher, a Leicesteri Egyetem, Egyesült Királyság, vezető szerző.
De ennek az északi viharnak inkább hatszögletű, mint kerek alakja van, és ugyanaz a hatszögletű alakja, mint a Szaturnusz légkörében mélyebb viharnak, amelyet először a Voyager talált. A kérdés az, hogy látunk-e egy vihar egyik magasodó szörnyét? Vagy két különálló vihar, mindkettő hatszögletű formában?
„Ennek az újonnan felfedezett örvénynek hatszögletűnek látszik, pontosan megfelelve egy híres és bizarr hatszögletű felhőmintázatnak, amelyet mélyebben látunk a Saturn légkörében” - mondja Leigh Fletcher, az Egyesült Királyság Leicesteri Egyeteme, az új tanulmány vezető szerzője.
Ez a videó a hatszögletű felhőmintázatot mutatja mélyen a Szaturnusz légkörében, amelyet a Voyager először fedezett fel.
A Cassini-misszióban részt vevő tudósok teljes várakozásokat vártak az északi póluson, amikor a Szaturnusz nyára megérkezett, ám meglepte őket az alak. "Vagy egy hatszög spontán módon és azonos módon született két különböző magasságban, az egyik a felhőkben alacsonyabb, a másik pedig a sztratoszférában magas, vagy a hatszög valójában egy tornyosító szerkezet, amely több száz kilométer függőleges távolságot fed le" - mondta Fletcher.
Az új tanulmány középpontjában a Cassini kompozit infravörös spektrométere (CIRS) áll. A CIRS ezeket az adatokat 2010 és 2017 között rögzítette, és ez mutatja a Saturn sztratoszféra felmelegedését a magas orbitális dőlés miatt. Az alábbi összetett kép a Saturna sztratoszféra fokozatos felmelegedését és a hatszögletű vihar fokozatos kialakulását mutatja.
A Cassini küldetése előtt a felső légkör egyszerűen túl hideg volt a CIRS számára. A sztratoszféra körülbelül -158 Celsius fok volt, 20 fok túl hideg volt a műszer számára. De a Szaturnusz éve kb. 30 év, és 2009-ben az északi sarki régió melegedni kezdett. Körülbelül 2014-ig a Cassini CIRS műszere képes volt megvizsgálni a felső légkört.
„Az egyik Saturniai év körülbelül 30 földévet vesz igénybe, tehát a tél hosszú. A Szaturnusz csak az északi tél mélységéből kezdett kilépni 2009-ben, és fokozatosan felmelegedt, amikor az északi félteké nyáron közeledett. " - tanulmány társszerzője Sandrine Guerlet, Laboratoire de Météorologie Dynamique, Franciaország.
"A CIRS eszközt első alkalommal, 2014-től kezdve tudtuk felhasználni az északi sztratoszféra felfedezésére" - mondta Guerlet. "Ahogy a sarki örvény egyre láthatóbbá vált, észrevettük, hogy hatszögletű széle van, és rájöttünk, hogy a korábban gondoltnál sokkal magasabb tengerszint feletti magasságban láttuk a már létező hatszöget."
A tanulmány rámutat arra, hogy a Szaturnusz sarkvidékei nagyon különböznek egymástól. Amikor Cassini nyáron megfigyelte a déli régiót, missziója elején, nem volt hatszögletű viharmintázat. Az északi vihar is hidegebb, kevésbé érett, és dinamikája teljesen más. A tudósok egyelőre csak kitalálni tudják, miért van ez így.
"Ez azt jelentheti, hogy van egy alapvető aszimmetria a Szaturnusz pólusai között, amelyeket még nem értünk meg, vagy azt jelentheti, hogy az északi sarkú örvény még mindig kifejlődött az utolsó megfigyeléseink során, és Cassini halála után is folytatta ezt" - mondta Fletcher. Cassini küldetése 2017. szeptemberében a Grand Finale-ben ért véget, amikor az űrhajót szándékosan elküldték, hogy belemerüljön a Szaturnusz légkörébe, hogy megsemmisítse.
A tudósok már régóta tanulmányozták a Szaturnusz időjárási mintázatait, és régóta tudják, hogy a bolygó vastag felhőrétegei a bolygó időjárásainak nagy részét befogadják. Az északi sarki vonásokat Voyager először észlelte az 1980-as években, és tudjuk, hogy az északi sarkú hatszög hosszú távú tulajdonság. A tudósok úgy gondolják, hogy ez a tulajdonság magához a bolygónak a forgásához kötődik, hasonlóan a földi sugárhajtású áramláshoz.
Nyilvánvaló, hogy sokat kell tanulnunk a Szaturnusz légköréről. Nem valószínű, hogy a sztratoszférában a hatszögletű vihar és a légkörben mélyebb hatszögletű vihar ugyanaz a vihar. A szél túlságosan változik a légkör rétegein. De összekapcsolhatók más módon. Az északi régió légköri tulajdonságainak vizsgálata után Fletcher és munkatársai megállapították, hogy a hullámokhoz hasonló hullámoknak nem szabad felfelé terjedniük, és csapdájukban kell maradniuk a felhő tetején. Ez az evanescenciának nevezett folyamaton keresztül történik. "Az egyik módszer, hogy a" hullám "információ felfelé szivárogjon, az evanescenciának nevezett folyamat révén, ahol a hullám erőssége a magassággal lebomlik, de éppen olyan erős, hogy továbbra is fennmaradjon a sztratoszférában." - magyarázza Fletcher.
A tanulmány nagyobb képe a folyamatban lévő kérdés, hogyan szállítják az energiát a légkör különböző rétegein. Ezt a dolgot még mindig meg akarjuk érteni a Földön. Ha megértjük, hogy a Saturn északi sarkú örvénye hogyan és miért hatszögletű alakú, akkor rávilágít arra, hogy a légkörben mélyebben lévõ jelenségek miként befolyásolhatják a környezetet magasan.
„A Saturn északi hatszög ikonikus vonása a Naprendszer egyik karizmatikus tagjának, tehát nagyon izgalmas felfedezni, hogy még mindig rejtélyeket rejt magában” - Nicolas Altobelli, a Cassini-Huygens küldetés ESA projekttudósa.
A Cassini-misszió még mindig mutat bennünket a Saturnról, még akkor is, amikor vége. Ami a tanulmány mögött álló csoportot illeti, az keserű, hogy majdnem egy évvel a Cassini vége után fedezte fel az északi hatszöget. Fletcher mondja: „Csak többet kell tudnunk. Nagyon bosszantó, hogy ezt a sztratoszférikus hatszög csak a Cassini élettartama végén fedeztük fel. ”
