Uus Cassini missiooni andmetel põhinev uuring paljastab Saturni atmosfääris midagi üllatavat. Gaasihiiglase põhjapooluse tormist oleme teada olnud aastakümneid, kuid nüüd näib, et see massiivne kuusnurkne torm võis olla sadade kilomeetrite kõrgune kõrguv behemoth, mille alus on sügaval Saturni atmosfääris.
Kui Cassini 2004. aastal Saturnisse jõudis, oli suve lõunapoolkeral suvine aeg ja kosmoselaev leidis lõunapoolusest polaarse keerise. Lõpuks jõudis suvi põhjapoolkera ja nad olid tunnistajaks tormi tekkimisele põhjapoolusel. See on vaid kinnitanud seda, mida oleme teada juba alates 1980. aastatest, kui Voyageri missioon uuris Saturni ja leidis Saturni põhjapoolusel suvise tormi.
"Kuigi me eeldasime Saturni põhjapoolusel soojemaks saades mingisuguse keerise nägemist, on selle kuju tõesti üllatav." - Leigh Fletcher, Leicesteri ülikool, Suurbritannia, juhtiv autor.
Kuid sellel põhjatormil on pigem kuusnurkne kui ümmargune kuju ja sellel on sama kuusnurkne kuju kui Saturni atmosfääris sügavamal asuval tormil, mille Voyager esmakordselt leidis. Küsimus on selles, kas me näeme ühte tormi kõrguvat koletist? Või kaks eraldi tormi, mõlemad moodustavad kuusnurkse kuju?
"Selle äsja leitud keerise servad näivad olevat kuusnurksed, mis vastavad täpselt kuulsale ja veidrale kuusnurksele pilvemustrile, mida me Saturni atmosfääris sügavamale näeme," ütleb Leigh Fletcher Suurbritannia Leicesteri ülikoolist, uue uuringu juhtiv autor.
See video näitab kuusnurkset pilvimustrit sügaval Saturni atmosfääris, mille Voyager esmakordselt avastas.
Cassini missiooniga seotud teadlased eeldasid, et Saturni suve saabudes näevad põhjapoolusel tormi, kuid kuju üllatas neid. "Kas kuusnurk on tekkinud spontaanselt ja identselt kahel erineval kõrgusel, üks madalamal pilvedes ja teine kõrgel stratosfääris, või on kuusnurk tegelikult kõrguskonstruktsioon, mis hõlmab mitmesaja kilomeetri vertikaalset ulatust," ütles Fletcher.
Selle uue uuringu keskmes on Cassini komposiit-infrapunaspektromeeter (CIRS). CIRS püüdis neid andmeid vahemikku 2010 kuni 2017 ja see näitab Saturni stratosfääri soojenemist kõrge orbitaalse kalde korral. Allpool olev liitpilt näitab Saturni stratosfääri järkjärgulist soojenemist ja kuusnurkse tormi järkjärgulist moodustumist.
Varem Cassini missioonil oli ülemine atmosfäär CIRSi jaoks lihtsalt liiga külm, et seda sisse vaadata. Stratosfäär oli umbes -158 kraadi, instrumendi jaoks oli see 20 kraadi liiga külm. Kuid Saturni aasta on umbes 30 aastat pikk ja 2009. aastal hakkas põhjapolaarpiirkond soojenema. Umbes 2014. aastaks suutis Cassini CIRS-instrument uurida atmosfääri ülemist osa.
“Üks Saturni aasta kestab umbes 30 Maa-aastat, nii et talved on pikad. Saturn hakkas põhjapoolse talve sügavustest välja kerkima alles 2009. aastal ja soojenes järk-järgult, kui põhjapoolkera suviselt lähenes. ” - uuringu kaasautor Sandrine Guerlet, Laboratoire de Météorologie Dynamique, Prantsusmaa.
"Saime kasutada CIRSi instrumenti põhjapoolse stratosfääri uurimiseks esimest korda, alates 2014. aastast," ütles Guerlet. "Kuna polaarne keeris muutus üha nähtavamaks, märkasime, et sellel on kuusnurksed servad, ja mõistsime, et nägime olemasolevat kuusnurka palju suurematel kõrgustel, kui seni arvati."
Uuring näitab, et Saturni polaarpiirkonnad on üksteisest väga erinevad. Kui Cassini vaatles suvel lõunapoolset piirkonda, siis oma missiooni alguses polnud kuusnurkseid tormimustreid. Põhjatorm on ka jahedam, vähem küps ja selle dünaamika on täiesti erinev. Praegu saavad teadlased vaid aimata, miks see nii on.
"See võib tähendada, et Saturni pooluste vahel on põhimõtteline asümmeetria, millest me veel aru ei saa, või see võib tähendada, et põhjapooluse keeris alles arenes meie viimastes vaatlustes ja jätkas seda pärast Cassini surma," ütles Fletcher. Cassini missioon lõppes selle „Grand Finale“ -ga 2017. aasta septembris, kui kosmoselaev saadeti teadlikult Saturni atmosfääri sukeldudes hävitamiseks.
Teadlased on uurinud Saturni ilmastikumustreid pikka aega ja nad on juba ammu teada, et planeedi paksud pilvekihid võõrustavad enamikku planeedi ilmast. Põhjapolaarsed jooned märkas Voyager esmakordselt 1980ndatel ja me teame, et põhjas paiknev polaarne kuusnurk on pikaajaline omadus. Teadlaste arvates võib see funktsioon olla seotud planeedi enda pöörlemisega, sarnaselt siin Maal asuva joaga.
On selge, et Saturni atmosfäärist on meil palju õppida. On ebatõenäoline, et stratosfääri kuusnurkne torm ja atmosfääris sügavamal asuv kuusnurkne torm on sama torm. Tuul muutub atmosfääri kihtide kaudu liiga palju. Kuid neid saaks ühendada muul viisil. Pärast põhjapiirkonna atmosfääriomaduste uurimist leidsid Fletcher ja tema kolleegid, et kuusnurgalaadsed lained ei peaks suutma levida ülespoole ja peaksid jääma pilvepealsetesse lõksu. Seda protsessi kaudu, mida nimetatakse evanestsentsiks. "Üks viis, kuidas laine" teave "võib lekkida ülespoole, on evanestsents-protsess, mille käigus laine tugevus laguneb kõrgusega, kuid on peaaegu piisavalt tugev, et endiselt püsida stratosfääris," selgitab Fletcher.
Selle uuringu suurem pilt on käimasolev küsimus, kuidas energiat transporditakse atmosfääri erinevate kihtide kaudu - midagi sellist, mida me siin Maa peal ikka mõistame. Kui me saame aru, kuidas ja miks on Saturni põhjapolaarsel pöördel kuusnurkne kuju, heidab see valgust sellele, kuidas atmosfääris sügavamal olevad nähtused võivad keskkonda kõrgemal mõjutada.
„Saturni põhjapoolne kuusnurk on Päikesesüsteemi ühe karismaatilisema liikme ikooniline funktsioon, seega on väga põnev avastada, et sellel on endiselt suuri saladusi,” - Nicolas Altobelli, ESA projekti teadlane Cassini-Huygensi missioonil.
Cassini-missioon näitab meile endiselt asju Saturni kohta, isegi nüüd, kui see on läbi. Mis puutub selle uuringu taga olnud meeskonda, siis see on kibestunud, et ta avastas põhjapoolse kuusnurga peaaegu aasta pärast Cassini lõppu. Fletcher ütleb: “Peame lihtsalt rohkem teadma. On üsna masendav, et avastasime selle stratosfääri kuusnurga alles Cassini eluea lõpus. "
