قد نفهم أخيرًا كيف جاءت عاصفة زحل السداسية العملاقة

(ناسا / JPL-Caltech / معهد علوم الفضاء)

من بعيد ، يبدو زحل وكأنه عملاق غازي هادئ مع حلقات مذهلة ، يدور في مداره دون ضجة تذكر. اذا أنتزحف بالقرب من كاسينيومع ذلك ، هناك الكثير مما يحدث.

أعاصفة مضطربة سداسية الشكلكانت مستعرة بالقرب من القطب الشمالي لزحل لمدة أربعة عقود على الأقل - اكتشفناها لأول مرة في عام 1981 خلال مهمة فوييجر. حتى مع منظر الصف الأمامي من مسبار كاسيني ، كانت التفاصيل حول سداسي زحل شحيحة.

نموذج جديد للغلاف الجوي ، تم اختباره في المختبر ، يشير الآن إلى أن العاصفة عميقة جدًا ، وقد تصل إلى آلاف الكيلومترات. يمكن أن تساعد هذه النتيجة في تفسير سبب بقاء العاصفة ميزة مستقرة نسبيًا منذ أن رأيناها لأول مرة.

(NASA / JPL-Caltech / SSI)

في الماضي ، أنتجت الملاحظات المباشرة والتجارب المعملية فرضيتين رئيسيتين حول سبب وجود عاصفة زحل السداسية.

فمن ناحية ، ربما تكون قد تشكلت من نفاثات ضحلة متناوبة في الغلاف الجوي للغاز العملاق ، على عمق مئات الكيلومترات حيث يستقر الضغط عند حوالي 10 بار أو نحو ذلك ، وحيث يكون الغاز أكثر اضطرابًا.

من ناحية أخرى ، قد يكون الجذور أكثر عمقًا ، قادمًا من نفاثات نفاثة عميقة تمتد آلاف الكيلومترات إلى الأسفل ، حيث يكون الضغط أكبر بعشرات الآلاف من المرات وحيث قد يتسبب دوران الكوكب وتضاريسه في إثارة جنون.

في الواقع ، قبل كاسيني مباشرةأخذ الهبوط الأخيرعند التقاعد ، اكتشفنا أن طائرات زحل النفاثة تحتفظ بقوتها وصولاً إلى الارتفاعات التي يكون فيها الضغط 100،000 بار أو أكثر . لوضع ذلك في منظور ، يتغلغل ضوء الشمس ليس أعمق بكثير من شريط واحد على زحل هذه الدوامات أعمق وأكثر استقرارًا مما تبدو عليه في البداية.

بمحاكاة ما يحدث للحمل الحراري المضطرب العميق في غلاف كروي دوار ، يعتقد الباحثون في جامعة هارفارد الآن أن لديهم تفسيرًا معقولًا لوجود سداسي زحل.

يوضح نموذجهم ثلاثي الأبعاد أن الحمل الحراري العميق في الطبقات الخارجية للعمالقة الغازية يمكن أن يؤدي تلقائيًا إلى ظهور أعاصير قطبية عملاقة ، وتدفقات مناطق متناوبة شرسة ، ونمط نفاث على خطوط العرض العليا باتجاه الشرق.

علاوة على ذلك ، تتشابه هذه النفاثات النفاثة من حيث النوعية والكمية مع ما تم رصده على زحل.

يشير تحليل المحاكاة إلى أن الاضطراب المنظم ذاتيًا على شكل دوامات عملاقة يضغط على التدفق باتجاه الشرق ، ويشكل أشكالًا متعددة الأضلاع. يشرح .

'نحن نجادل بأن آلية مماثلة هي المسؤولة عن إثارة نمط التدفق السداسي لزحل.'

ينساب التطور الزمني للتدفق من وجهة نظر شمالية. (Yadav and Bloxham، PNAS، 2020)

الآن ، لا يلتقط نموذج الفريق كل جانب من جوانب الغلاف الجوي لكوكب زحل - فهو يشتمل فقط على عُشر نصف قطر الكوكب الخارجي - وظلت نفاثاتهم القطبية تشكل مثلثات بدلاً من الأشكال السداسية.

ومع ذلك ، فإن المؤلفين واثقون من أن هذا الموقف المبسط يمكن أن يساعدنا في اكتشاف بعض الميزات التي نراها على زحل ، خاصةً الآن ليس لدينا كاسيني لمساعدتنا.

في عمليات المحاكاة الخاصة بهم ، نشأ إعصار كبير متمركز في القطب الشمالي ، بينما انضمت عدة أعاصير أصغر إلى نفاث قوي باتجاه الشرق شمال خط الاستواء قليلاً.

في حين أن هذا الإعصار المركزي كان قويًا بما يكفي للتغلب على اضطراب الغاز بالقرب من السطح ، فإن الدوامات المحيطة كانت محجوبة بكل هذا التقلب على مستويات أقل عمقًا ، مما يجعلها تبدو وكأنها نفاثات متعددة الأضلاع أكثر من الأعاصير.

(Yadav and Bloxham، PNAS، 2020).

في الاعلى: مستويات مختلفة من محاكاة الغلاف الجوي من القطب الشمالي حيث يكون A هو الأعمق و D هو الأقل عمقًا.

`` يمكن تصور سيناريو مشابه لزحل حيث يتم الحفاظ على الشكل السداسي للطائرة من خلال ستة دوامات كبيرة متجاورة ، والتي كانت مخبأة بالحمل الحراري الأكثر فوضوية في الطبقات الضحلة ''. اكتب .

قد يكون هذا هو السبب في أن بعض النماذج والملاحظات الأخرى تشير إلى وجود نفاث ضحل في بعض مناطق سداسي زحل ، في حين أن الحقيقة في الواقع تكمن أبعد من ذلك بكثير.

لكن هذا مجرد دليل على المفهوم ، وسنحتاج إلى دمج المزيد من بيانات الغلاف الجوي من زحل لجعل هذا النموذج يعكس الواقع بشكل أفضل. ومع ذلك ، يبدو أننا قد نكون على الطريق الصحيح.

تم نشر الدراسة في PNAS .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.