Учёные, наконец, могут понять, почему у Юпитера и Сатурна столь разные погодные условия на полюсах, несмотря на их схожие размеры и состав. Это открытие может помочь исследователям заглянуть глубже в интерьер этих гигантских газовых планет.
Наблюдения за двумя газовыми гигантами солнечной системы показали, что северный полюс Юпитера имеет центральный полярный вихрь, окружённый восемью меньшими вихрями, тогда как у Сатурна наблюдается один, странно шестиугольный, гигантский атмосферный водоворот.
В ходе сложных симуляций этих вихрей учёные выяснили, что разница между конфигурацией одного вихря и много вихрева зависит от того, насколько «жёстким» является основание вихря, что означает, насколько тяжёлым является газ в этом регионе (чем мягче газ, тем легче он). Эта «жёсткость» в свою очередь связана с внутренним составом газового гиганта.
«Наше исследование показывает, что, в зависимости от свойств внутреннего строения и мягкости основания вихря, это будет влиять на тип жидкостного паттерна, который вы наблюдаете на поверхности», — сообщил участник исследовательской группы Уаньин Кан из Массачусетского технологического института (MIT). «Я не думаю, что кто-то устанавливал связь между поверхностным жидкостным паттерном и внутренними свойствами этих планет. Один из возможных сценариев мог бы быть в том, что основание Сатурна жёстче, чем у Юпитера.»
Мягче, чем Сатурн?
Кан и его коллеги решили провести свои симуляции после просмотра изображений Юпитера, полученных космическим аппаратом «Юнона», который с 2016 года исследует крупнейшую планету солнечной системы, а также изображений Сатурна, предоставленных «Кассини» в течение 13 лет наблюдений, прежде чем он был намеренно погружён в планету с кольцами в 2017 году.
Изображения «Юноны» продемонстрировали огромный масштаб полярных штормов Юпитера, которые имеют ширину около 3000 миль (4800 километров). Для сравнения, это примерно половина ширины Земли. Наблюдения «Кассини» о Сатурне, в свою очередь, показали, что его единственный шестиугольный вихрь имеет ошеломляющие 18000 миль (29000 километров) в ширину.
Астрономы не уверены, почему существует такая разница в размерах вихрей двух планет. «Люди потратили много времени на расшифровку отличий между Юпитером и Сатурном», — отметил руководитель группы и учёный MIT Цзярю Ши. «Планеты примерно одинакового размера и обе состоят в основном из водорода и гелия. Неясно, почему их полярные вихри так различаются.»
Чтобы ответить на этот вопрос, команда разработала 2D-модель того, как вихри на полюсах газовых гигантов, таких как Сатурн и Юпитер, будут эволюционировать со временем, применив её к различным сценариям. Это включало изменение характеристик, таких как размеры планет, скорость их вращения, их внутреннее тепло и «жёсткость» вращающейся жидкости в их вихрях.
После того как было установлено, что жидкость в этих вихрях течёт в случайных направлениях, учёные были готовы определить, как эта жидкость эволюционировала в специфических условиях. Это привело к открытию, что один механизм может определять, развился ли один вихрь или несколько; чем мягче газ, вращающийся внизу вихря, тем меньше становится этот вихрь. Это позволяет образовываться нескольким вихрям, как это наблюдается на полюсах Юпитера.
Если команда права, это означает, что Юпитер состоит из более мягкого, следовательно, более лёгкого газа, в то время как Сатурн, похоже, состоит из более тяжёлых газовых материалов.
«То, что мы видим с поверхности, жидкостный паттерн на Юпитере и Сатурне, может рассказать нам о внутреннем строении, например, насколько мягкое основание, и это важно, потому что, возможно, под поверхностью Сатурна внутренний состав более обогащён металлом и содержит больше конденсируемого материала, что позволяет создавать более сильную стратификацию, чем у Юпитера», — заключил Ши. «Это добавило бы к нашему пониманию этих газовых гигантов.»
Исследование команды было принято к публикации в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Поделитесь в вашей соцсети👇
Ваш комментарий