kozmos.hr
Svemir

Fizika oceana objašnjava ciklone na Jupiteru

Velika crvena pjega na Jupiteru. Izvor: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/ Gerald Eichstädt /Seán Doran © CC NC SA.
objavljeno

Tim znanstvenika primijetio je da ciklone na Jupiterovom polu dijele sličnosti s oceanskim vrtlozima te da zrak koji se brzo diže unutar oblaka djeluje kao izvor energije.

Juno ponudila nove izvore

Jupiterova atmosfera jedno je od najturbulentnijih mjesta u Sunčevom sustavu. Dok promatranja munja i grmljavine ukazuju na vlažnu konvekciju kao mali izvor energije za Jupiterove velike vrtloge i zonske mlazove, to nikada nije pokazano zbog grube razlučivosti mjerenja prije Juno.

Juno je astronomima ponudila nove fotografije koje su oceanografima poslužile kao izvori i uvidi za novu studiju koja opisuje bogatu turbulenciju na Jupiterovim polovima i fizičke sile koje pokreću velike ciklone. NASA-ina svemirska letjelica Juno – koja kruži oko Jupitera i njegovih 79 mjeseca – otkrila je da se na Jupiteru nalaze skupovi velikih ciklona promjera oko 5000 km, od kojih je svaki povezan sa srednjim (otprilike između 500 i 1600 km) i manjim vrtlozima i nitima od oko 100 km.

Vodeća autorica Lia Siegelman, oceanografkinja i postdoktorska znanstvenica na Sveučilištu California San Diego, odlučila je nastaviti istraživanje nakon što je primijetila da cikloni na Jupiterovom polu dijele sličnosti s oceanskim vrtlozima koje je proučavala još tijekom studiranja. Koristeći niz ovih slika i principa korištenih u geofizičkoj dinamici fluida, Siegelman i suradnici pružili su dokaze za dugogodišnju hipotezu da vlažna konvekcija – kada se topliji, manje gusti zrak diže – pokreće ove ciklone.

„Kad sam vidjela bogatstvo turbulencije oko jovijanskih ciklona sa svim vlaknima i manjim vrtlozima, to me podsjetilo na turbulenciju koju vidite u oceanu oko vrtloga. Ovo je, na primjer, posebno vidljivo na satelitskim snimcima cvjetanja planktona visoke razlučivosti,“ rekla je Siegelman.

Fizički mehanizmi na Jupiteru

Siegelman kaže da bi nam razumijevanje Jupiterovog energetskog sustava – razmjera mnogo većeg od Zemljinog – također moglo pomoći da razumijemo fizičke mehanizme koji su u igri na našem vlastitom planetu naglašavajući neke energetske rute koje bi također mogle postojati na Zemlji.

„Fascinantno je moći proučavati planet koji je tako udaljen i pronaći fiziku koja se tamo primjenjuje. Postavlja se pitanje, vrijede li ti procesi i za našu plavu planetu?,“ zaključila je autorica.

Juno je prva letjelica koja je snimila slike Jupiterovih polova; prethodni sateliti kružili su oko ekvatorijalne regije planeta, pružajući pogled na slavnu Crvenu točku planeta. Juno je opremljen s dva sustava kamera, jednim za slike vidljivog svjetla i drugim koji bilježi toplinske potpise pomoću Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM).

Siegelman i suradnici analizirali su niz infracrvenih slika koje su zabilježile Jupiterovu sjevernu polarnu regiju, a posebno polarni vrtlog. Na osnovu slika, istraživači su mogli izračunati brzinu i smjer vjetra prateći kretanje oblaka između slika. Tim je zatim interpretirao infracrvene slike u smislu debljine oblaka. Vruća područja odgovaraju tankim oblacima, gdje je moguće vidjeti dublje u Jupiterovu atmosferu. Hladna područja predstavljaju gustu naoblaku koja prekriva Jupiterovu atmosferu.

Važnost otkrića

Ovi nalazi dali su istraživačima tragove o energiji sustava. Budući da se Jupiterovi oblaci formiraju kada se diže topliji, manje gusti zrak, istraživači su otkrili da zrak koji se brzo diže unutar oblaka djeluje kao izvor energije koji ‘hrani’ atmosferu do velikih cirkumpolarnih i polarnih ciklona.

Juno je prvi put stigla u jovijanski sustav (jovijanski sustav – zajednički naziv za Jupiter, njegove prstenove i mjesece) 2016. godine, pružajući znanstvenicima prvi pogled na ove velike polarne ciklone, koji imaju radijus od oko 1000 kilometara. Postoji osam ovih ciklona koji se javljaju na sjevernom polu Jupitera, a pet na njegovom južnom polu. Ove su oluje prisutne već od prvih snimaka prije pet godina. Istraživači nisu sigurni kako su nastali ili koliko dugo kruže, ali sada znaju da je vlažna konvekcija ono što ih održava. Istraživači su prvi put pretpostavili ovaj prijenos energije nakon što su promatrali munje u olujama na Jupiteru.

Juno će nastaviti orbitira oko Jupitera do 2025. godine, pružajući istraživačima i javnosti nove slike planeta i njegovog opsežnog lunarnog sustava.

Pronađen ultravrući Jupiter s možda najbrutalnijim atmosferskim uvjetima

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

t.me/kozmoshr

Izvori:

Lia Siegelman et al., „Moist convection drives an upscale energy transfer at Jovian high latitudes,“ Nature Physics (2022).

University of California – San Diego (10. siječnja 2022.), „Ocean physics explain cyclones on Jupiter,“ phys.org (pristup 11. siječnja 2022.)

Ja sam Filip Šimunjak, student sam završne godine studija ranonovovjekovnog povijesti na Filozofskom fakultetu u Zagrebu. U slobodno vrijeme volim čitati i pisati. Svemir, astronomija i astrofizika fasciniraju me od mladosti.