A Szaturnusz “örök”, hatszögletű viharának a titka

2024 / 03 / 23 / Felkai Ádám
A Szaturnusz “örök”, hatszögletű viharának a titka
A különös vihart 1981-ban fedezték fel a bolygó északi pólusán. Ez két okból is felkeltette a kutatók érdeklődését: egyrészt hatszögletű, másrészt hosszú időn keresztül, stabilan fennmaradt. Hogy mindez miért lehetséges, annak megválaszolásáig négy évtizedet kellett várni.

A Szaturnusz északi pólusa körül örvénylő, rejtélyes hatszögletű vihar a felfedezése, tehát az 1981-es Voyager-misszió óta ejti zavarba a tudósokat. A rejtély feltárására irányuló következő lépés a Cassini űrszonda részletes megfigyelései voltak – ám ezek bár példátlan bepillantást engedtek, sok kérdést hagytak megválaszolatlanul ezen légköri jelenséggel kapcsolatban. A válaszig így a felfedezéshez képest közel négy évtizedet kellett várni – 2020-ban ugyanis laboratóriumi szimulációk alapján a kutatók megállapították, hogy a vihar több ezer kilométer mélyen benyúlik a Szaturnusz légkörébe, ami magyarázatot adhat arra, hogy ez a vihar miért maradhat fenn ennyire stabilan ilyen hosszú időn keresztül.

A vihar eredete kapcsán történelmileg illetően két fő elmélet létezik:

Az első szerint a vihar a légkör viszonylag sekély rétegeiben keletkezik, ahol a zavaros gázrétegek száz kilométer vastagságúak is lehetnek akár, és ahol a nyomás körülbelül 10 bar. A bar egyébként egy nyomásmértékegység, amely körülbelül egyenlő a Föld légköri nyomásával tengerszinten. Egy bar 100,000 pascal (Pa) nyomásnak felel meg, ami körülbelül tehát egy atmoszférás nyomás (1 atm).

Magyarán a fenti elképzelés szerint a vihar nem nyúlik túl mélyre, és a légkör zavaros mozgása okozza a kialakulását.

A másik megközelítés szerint viszont a vihar gyökerei sokkal mélyebben helyezkednek el, ahol a zonális szelek, vagyis a bolygó különböző szélességi körök mentén fújó szelei, több ezer kilométer mélyen száguldanak a gázbolygó belsejében. Itt a nyomás több ezer bar, és a bolygó forgása és topográfiája erősen befolyásolja ezeket a jelenségeket. Ezek alapján tehát a vihar sokkal mélyebb és stabilabb struktúrákkal rendelkezik, mint ahogyan az az első hipotézisből következne.

A Cassini űrszonda a missziója vége felé tovább bonyolította a képet, amikor is felfedezte, hogy Szaturnusz zonális szelei még olyan mélységekben is megőrzik az erejüket, ahol a nyomás meghaladja a 100,000 bart. Ez azt jelenti, hogy ami vihart mi a bolygó felszínén látunk, csupán egy sokkal nagyobb és stabilabb struktúra “csúcsa” lehet.

A megfigyelésekből származó adatokat a kutatók ezt követően laborszimulációkkal próbálták magyarázni. 2010-ben az Oxfordi Egyetem fizikusai, Ana Claudia Barbosa Aguiar és Peter Read egy 30 literes vízzel teli hengert helyeztek egy lassan forgó asztalra – így utánozva a Szaturnusz légkörének a forgását. Ebben a tartályban egy gyorsabban forgó kis gyűrűt helyeztek el, ami mesterséges “jet áramlatot” hozott létre, amit zöld festékkel követtek nyomon.

A gyűrű forgási sebességének növelésével a zöld jet áramlat kevésbé lett körkörös, és apró örvények alakultak ki a szélein, amelyek fokozatosan nagyobbak és erősebbek lettek, így a folyadékot a gyűrűn belül sokszög alakúvá kényszerítették. Barbosa Aguiar és Read szerint a Szaturnusz északi pólusánál lévő jet áramlat olyan sebességgel forog a légkörhöz képest, ami miatt kialakul ez a hatszögletű alakzat.

2020-ban aztán a Harvard Egyetem kutatói egy 3D-s modellt fejlesztettek ki, amely a Szaturnusz légkörében végbemenő mély hőmérsékleti konvekciót szimulálja. A konvekció az a folyamat, amikor a meleg anyag felfelé, míg a hideg anyag lefelé mozog, ami ciklonok és légköri áramlatok kialakulásához vezethet. A kutatás alapján ez a jelenség óriási poláris ciklonokat és zonális szeleket is okozhat, ami tehát egybevág a Szaturnusszal kapcsolatos megfigyelésekkel, beleértve egy magas szélességi fokon megjelenő keleti irányú jet áramlást.

A tanulmány szerint a turbulencia által létrehozott óriási örvények kölcsönhatása a keleti irányú jet áramlással többszögű mintázatokat hozhat létre – igen, akár hatszöget is.


Forrás: Yadav and Bloxham, PNAS, 2020

A modellnek azonban akadnak korlátai; csak a Szaturnusz sugarának legkülső tizedét képes lefedni, és néha háromszög alakzatokat is előállít hatszögek helyett. Ennek ellenére a modell képes egy nagy ciklont létrehozni az északi pólusnál, amit kisebb örvények vesznek körül. Mindez tehát tovább erősíti azt az elméletet, hogy a légkör mélyebb dinamikái kulcsfontosságú szerepet játszanak a hatszög alakú vihar formálásában.

Vagyis jelenleg az tűnik valószínűnek, hogy az általunk látott, hatszög alakú vihart a mélyben hat nagy örvény tartja fenn, amelyeket a felső, kaotikusabb légköri rétegek elrejtenek.

(Források: NASA, Science, Science Alert, kép: NASA/JPL-Caltech/SSI)


Így lettek a szexuális játékszerekből digitális kütyük
Így lettek a szexuális játékszerekből digitális kütyük
Lassan már senkit sem lep meg, hogy egy intim segédeszköznek legalább olyan jól kell tudnia csatlakoznia a wifihez vagy egy telefonhoz, mint a viselőjéhez, használójához.
Miért nem találkozunk idegenekkel? – A válasz az AI lehet egy félelmetes elmélet szerint
Miért nem találkozunk idegenekkel? – A válasz az AI lehet egy félelmetes elmélet szerint
Egy új elmélet szerint a Nagy Szűrő egy versenyfutás az mesterséges szuperintelligencia és a bolygóközi utazás és letelepedés között – és ebben a versenyben nem állunk épp túl jól.
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.