Uusi tutkimus, joka perustuu Cassini-operaation tietoihin, paljastaa jotain yllättävää Saturnuksen ilmapiirissä. Olemme olleet tiedossa myrskystä kaasujättiläisen pohjoisnavalla vuosikymmenien ajan, mutta nyt näyttää siltä, että tämä massiivinen kuusikulmainen myrsky voi olla kohoava behemoth satojen kilometrien korkeudella, jonka pohja on syvällä Saturnuksen ilmakehässä.
Kun Cassini saapui Saturnukseen vuonna 2004, se oli kesällä eteläisellä pallonpuoliskolla, ja avaruusalukset löysivät polaarivortsin etelänavasta. Lopulta kesä saapui pohjoiselle pallonpuoliskolle, ja he olivat todistajia myrskyn muodostumisesta pohjoisnavalle. Tämä on vain vahvistanut sen, minkä tunnemme 1980-luvulta lähtien, kun Voyager-operaatio tutki Saturnia ja löysi kesän myrskyn Saturnuksen pohjoisnavalla.
"Vaikka odotimme nähdä jonkinlaista pyörrettä Saturnuksen pohjoisnavalla, kun se lämpeni, sen muoto on todella yllättävä." - Leigh Fletcher, Leicesterin yliopisto, Iso-Britannia, pääkirjailija.
Mutta tällä pohjoisella myrskyllä on pikemminkin kuusikulmainen kuin pyöreä muoto, ja sillä on sama kuusikulmainen muoto kuin Saturnin ilmakehässä syvemmällä myrskyllä, jonka Voyager ensin löysi. Kysymys on, näemmekö yhden kohoavan myrskyn hirviön? Tai kaksi erillistä myrskyä, jotka molemmat muodostavat kuusikulmaisen muodon?
"Tämän äskettäin löydetyn pyörteen reunat näyttävät olevan kuusikulmaiset, täsmälleen vastaavat kuuluisaa ja outoa kuusikulmaista pilvikuviota, jonka näemme syvemmälle Saturnin ilmakehässä", sanoo Leigh Fletcher Leicesterin yliopistosta, Iso-Britannia, uuden tutkimuksen pääkirjailija.
Tämä video näyttää kuusikulmaisen pilvikuvion syvällä Saturnin ilmakehässä, jonka Voyager ensin löysi.
Cassini-operaatioon osallistuneet tutkijat odottivat täysin näkevän myrskyn pohjoisnavalla Saturnan kesän saapuessa, mutta muoto yllättyi. "Joko kuusikulmio on kuteutunut spontaanisti ja identtisesti kahdessa eri korkeudessa, yksi pilvissä alhaisempi ja yksi korkealla stratosfäärissä, tai kuusikulma on itse asiassa kohoava rakenne, joka ulottuu useiden satojen kilometrien pystysuunnassa", Fletcher sanoi.
Tämän uuden tutkimuksen ytimessä on Cassinin komposiitti infrapunaspektrometri (CIRS). CIRS vangitsi nämä tiedot vuosien 2010 ja 2017 välillä, ja se osoittaa Saturnuksen stratosfäärin lämpenemisen korkeasta kiertoradalta. Alla oleva yhdistelmäkuva osoittaa Saturnin stratosfäärin asteittaisen lämpenemisen ja kuusikulmaisen myrskyn asteittaisen muodostumisen.
Aikaisemmin Cassinin tehtävässä ylempi ilmapiiri oli yksinkertaisesti liian kylmä CIRSin nähdäkseen. Stratosfääri oli noin -158 celsiusastetta, 20 astetta liian kylmää instrumentille. Mutta Saturnuksen vuosi on noin 30 vuotta pitkä, ja vuonna 2009 pohjoisen napa-alue alkoi lämmetä. Noin vuoteen 2014 mennessä Cassinin CIRS-instrumentti pystyi tutkimaan yläilmapiiriä.
”Yksi Saturnuksen vuosi kestää noin 30 maapallon vuotta, joten talvet ovat pitkät. Saturnus alkoi nousta vain pohjoisen talven syvyyksistä vuonna 2009, ja lämmittyi vähitellen pohjoisen pallonpuoliskkeen lähestyessä kesäaikaa. " - tutkimuksen avustaja Sandrine Guerlet, Laboratoire de Météorologie Dynamique, Ranska.
"Pystyimme käyttämään CIRS-instrumenttia pohjoisen stratosfäärin tutkimiseen ensimmäistä kertaa, vuodesta 2014 eteenpäin", sanoi Guerlet. "Kun polaarinen pyörre tuli yhä näkyvämmäksi, huomasimme sen olevan kuusikulmaisia reunoja ja huomasimme, että näimme aiemmin olemassa olevan kuusikulmion paljon korkeammissa korkeuksissa kuin aiemmin ajateltiin."
Tutkimus osoittaa, että Saturnuksen napa-alueet ovat hyvin erilaisia toisistaan. Kun Cassini tarkkaili eteläistä aluetta kesällä, tehtävänsä alussa, ei ollut kuusikulmaista myrskykuviota. Pohjoinen myrsky on myös viileämpi, vähemmän kypsä ja sen dynamiikka on täysin erilainen. Toistaiseksi tutkijat voivat vain arvata, miksi niin on.
"Tämä voi tarkoittaa, että Saturnuksen napojen välillä on perustavanlaatuinen epäsymmetria, jota emme vielä ymmärrä, tai se voi tarkoittaa, että pohjoisnavan pyörre oli edelleen kehittymässä viimeisimmissä havaintoissamme ja jatkoi sitä edelleen Cassinin kuoleman jälkeen", Fletcher sanoi. Cassinin tehtävä päättyi Grand Finale -sarjassa syyskuussa 2017, kun avaruusalus lähetettiin tarkoituksella tuhoamaan Saturnin ilmakehään tuhoamaan.
Tutkijat ovat tutkineet Saturnuksen sääkuvioita jo pitkään, ja he ovat jo kauan tiedneet, että planeetan paksut pilvikerrokset isännöivät suurimpaa osaa planeetan säästä. Voyager havaitsi pohjoisen napojen piirteet ensimmäistä kertaa 1980-luvulla, ja tiedämme, että pohjoisessa sijaitseva napainen kuusikulmio on pitkäaikainen ominaisuus. Tutkijoiden mielestä ominaisuus voi olla sidottu itse planeetan kiertoon, aivan kuten täällä maan päällä oleva suihkuvirta.
On selvää, että meillä on paljon opittavaa Saturnin ilmapiiristä. On epätodennäköistä, että stratosfäärin kuusikulmainen myrsky ja ilmakehän syvempi kuusikulmainen myrsky ovat sama myrsky. Tuuli muuttuu liian paljon ilmakehän kerrosten läpi. Mutta ne voidaan kytkeä toisella tavalla. Tutkittuaan pohjoisen alueen ilmakehän ominaisuuksia, Fletcher ja hänen kollegansa päättelivät, että kuusikulmion kaltaisten aaltojen ei pitäisi pystyä etenemään ylöspäin ja niiden tulisi pysyä loukussa pilvipeitteissä. Tämä tapahtuu prosessilla, jota kutsutaan evanescenceksi. "Yksi tapa, jolla" aalto-informaatio "voi vuotaa ylöspäin, on evanesenssi -nimisen prosessin kautta, jossa aallon voimakkuus heikkenee korkeuden kanssa, mutta on melkein tarpeeksi vahva pysymäänkseen edelleen stratosfäärissä", Fletcher selittää.
Tämän tutkimuksen laajempi kuva on jatkuva kysymys siitä, kuinka energia kuljetetaan ilmakehän eri kerrosten läpi, jota yritämme edelleen ymmärtää täällä maan päällä. Jos ymmärrämme kuinka ja miksi Saturnuksen pohjoisnapa pyörre on kuusikulmainen, se valaisee sitä, kuinka ilmakehän syvemmät ilmiöt voivat vaikuttaa ympäristöön korkealla.
”Saturnuksen pohjoinen kuusikulmio on ikoninen piirre yhdelle aurinkokunnan karismaattisimmalle jäsenelle, joten on erittäin mielenkiintoista huomata, että sillä on edelleen suuria mysteerejä”, - Cico-Huygens-tehtävän ESA-projektin tutkija Nicolas Altobelli.
Cassini-tehtävä näyttää edelleen meille asioita Saturnusta, jopa nyt, kun se on ohi. Tutkimuksen takana olevan ryhmän osalta on kypsä makea löytää pohjoinen kuusikulmio melkein vuoden kuluttua Cassinin päättymisestä. Fletcher sanoo: ”Meidän on yksinkertaisesti tiedettävä enemmän. On melko turhauttavaa, että löysimme tämän stratosfäärin kuusikulmion vasta Cassinin elinajan lopussa. "
