Jauns pētījums, kas balstīts uz Cassini misijas datiem, atklāj kaut ko pārsteidzošu Saturna atmosfērā. Mēs esam zinājuši par vētru pie gāzes giganta ziemeļpola gadu desmitiem ilgi, bet tagad šķiet, ka šī masīvā sešstūrainā vētra varētu būt satraucoša behemota simtiem kilometru augstumā, kuras pamats ir dziļi Saturna atmosfērā.
Kad Cassini ieradās Saturnā 2004. gadā, tā bija vasara dienvidu puslodē, un kosmosa kuģis pie dienvidu pola atrada polāro virpuļu. Galu galā vasara ieradās ziemeļu puslodē, un viņi bija liecinieki vētras veidošanās ziemeļpolam. Tas tikai vēlreiz apstiprināja to, ko mēs zinām kopš pagājušā gadsimta astoņdesmitajiem gadiem, kad Voyager misija pētīja Saturnu un atradās vasaras vētra Saturna ziemeļpolā.
"Kamēr mēs gaidījām, ka Saturna ziemeļpolā parādīsies kāda veida virpuļš, kad tas kļuva siltāks, tā forma ir patiešām pārsteidzoša." - Leigh Fletcher, Lesteras Universitāte, Lielbritānija, galvenā autore.
Bet šai ziemeļu vētrai ir nevis sešstūra, bet apaļa forma, un tai ir tāda pati sešstūra forma kā vētrai, kas atrodas dziļāk Saturna atmosfērā un kuru vispirms atrada Voyager. Jautājums ir, vai mēs redzam vienu strauji augošu negaisa briesmoni? Vai arī divas atsevišķas vētras, abas veidojas sešstūra formā?
“Šķiet, ka šī jaunatklātā virpuļa malas ir sešstūrainas, precīzi saskanot ar slaveno un savādu sešstūra mākoņu modeli, kuru mēs redzam dziļāk Saturna atmosfērā,” saka Leigh Fletcher no Leičesteras Universitātes, Lielbritānija, jaunā pētījuma galvenā autore.
Šis video parāda sešstūrainu mākoņu modeli dziļi Saturna atmosfērā, ko pirmo reizi atklāja Voyager.
Zinātnieki, kas iesaistīti Cassini misijā, pilnībā gaidīja, ka, ierodoties Saturna vasarai, ziemeļpolu sagaidīs vētra, taču viņi bija pārsteigti par formu. "Vai nu sešstūris ir spontāni un identiski nācis klajā divos dažādos augstumos, viens ir zemāks mākoņos un otrs ir stratosfērā, vai arī sešstūris faktiski ir stiprinoša struktūra, kas sniedzas vairāku simtu kilometru vertikālā diapazonā," sacīja Flethers.
Šī jaunā pētījuma centrā ir Cassini Composite Infrared Spektrometer (CIRS). CIRS ieguva šos datus laika posmā no 2010. līdz 2017. gadam, un tas parāda Saturna stratosfēras sasilšanu no augsta orbītas slīpuma. Zemāk redzamais saliktais attēls parāda Saturna stratosfēras pakāpenisku sasilšanu un sešstūrainas vētras pakāpenisku veidošanos.
Iepriekš Cassini misijā augšējā atmosfēra bija vienkārši pārāk auksta, lai CIRS to varētu redzēt. Stratosfēra bija aptuveni -158 grādi pēc Celsija, kas bija par 20 grādiem pārāk auksta instrumentam. Bet Saturna gads ir aptuveni 30 gadu ilgs, un 2009. gadā ziemeļu polārais reģions sāka sasilt. Apmēram 2014. gadā Cassini CIRS instruments varēja izpētīt atmosfēras augšējo daļu.
“Viens Saturna gads ilgst aptuveni 30 Zemes gadus, tāpēc ziemas ir garas. Saturns sāka parādīties no ziemeļu ziemas dziļuma tikai 2009. gadā un pakāpeniski uzsilda, ziemeļu puslodē tuvojoties vasarai. ” - pētījuma līdzautore Sandrine Guerlet, Laboratoire de Météorologie Dynamique, Francija.
"Mēs varējām izmantot CIRS instrumentu, lai pirmo reizi izpētītu ziemeļu stratosfēru, sākot no 2014. gada," sacīja Guerlet. "Kad polārais virpulis kļuva arvien redzamāks, mēs pamanījām, ka tam ir sešstūrainas malas, un sapratām, ka mēs redzam iepriekš esošo sešstūri daudz lielākā augstumā, nekā tika domāts iepriekš."
Pētījums norāda, ka Saturna polārie reģioni ir ļoti atšķirīgi viens no otra. Kad Cassini vasarā novēroja dienvidu reģionu, savas misijas sākumā, nebija sešstūru vētras modeļa. Arī ziemeļu vētra ir vēsāka, mazāk nobriedusi, un tās dinamika ir pilnīgi atšķirīga. Pagaidām zinātnieki var tikai nojaust, kāpēc tas tā ir.
"Tas varētu nozīmēt, ka starp Saturna poliem pastāv fundamentāla asimetrija, kas mums vēl nav jāsaprot, vai tas varētu nozīmēt, ka ziemeļpolārā virpuļplūsma joprojām attīstījās mūsu pēdējos novērojumos un turpināja to darīt pēc Cassini nāves," sacīja Fletcher. Cassini misija beidzās tās “Grand Finale” 2017. gada septembrī, kad kosmosa kuģis tika apzināti nosūtīts, nonākot Saturna atmosfērā, lai iznīcinātu.
Zinātnieki ilgu laiku pētīja Saturna laika apstākļus, un viņi jau sen zināja, ka planētas biezie mākoņu slāņi uzņem lielāko daļu planētas laika apstākļu. Ziemeļu polāro elementu Voyager pirmo reizi pamanīja 1980. gados, un mēs zinām, ka ziemeļu polārais sešstūris ir ilgstošs elements. Zinātnieki domā, ka šī īpašība var būt saistīta ar pašas planētas rotāciju, līdzīgi kā strūklas straume šeit uz Zemes.
Ir skaidrs, ka mums ir daudz ko uzzināt par Saturna atmosfēru. Maz ticams, ka sešstūru vētra stratosfērā un sešstūrainā vētra dziļāk atmosfērā ir tā pati vētra. Vējš pārāk daudz mainās caur atmosfēras slāņiem. Bet tos varēja savienot citā veidā. Izpētījis atmosfēras īpašības ziemeļu reģionā, Flethers un kolēģi noteica, ka viļņiem, piemēram, sešstūrim, nevajadzētu būt spējīgiem izplatīties uz augšu un jāpaliek ieslodzītiem mākoņu galotnēs. Tas notiek caur procesu, ko sauc par izvairīšanos. "Viens no veidiem, kā viļņu" informācija "var noplūst augšup, ir process, ko sauc par izelpu, kur viļņa stiprums samazinās ar augstumu, bet ir gandrīz tikpat spēcīgs, lai joprojām saglabājas stratosfērā," skaidro Flečers.
Plašāks attēls šajā pētījumā ir aktuālais jautājums par to, kā enerģija tiek transportēta caur dažādiem atmosfēras slāņiem - kaut ko mēs joprojām strādājam, lai saprastu šeit uz Zemes. Ja mēs varam saprast, kā un kāpēc Saturna ziemeļpolu virpuļplānam ir sešstūra forma, tas parādīs, kā parādības, kas atrodas dziļāk atmosfērā, var ietekmēt vidi, kas atrodas augšā.
“Saturna ziemeļu sešstūris ir ikoniska iezīme vienam no harizmātiskākajiem Saules sistēmas dalībniekiem, tāpēc ir ļoti aizraujoši atklāt, ka tas joprojām satur lielus noslēpumus,” - Nikolā Altobelli, ESA projekta zinātnieks Cassini-Huygens misijai.
Cassini misija joprojām parāda mums lietas par Saturnu, pat tagad, kad tas ir beidzies. Runājot par komandu, kas ir šī pētījuma pamatā, tas ir rūgts, tas atklāj ziemeļu sešstūru gandrīz gadu pēc Cassini beigām. Flečers saka: “Mums vienkārši jāzina vairāk. Tas ir diezgan apbēdinoši, ka šo stratosfēras sešstūri mēs atklājām tikai Cassini mūža beigās. ”
