A Naprendszer legnagyobb vihara a Nagy Vörös Foltként elhíresült, 16 ezer kilométeres anticiklon, amely már több száz éve díszíti a Jupiter felszínét. Egy új tanulmány szerint a Szaturnusz – bár a Jupiternél jóval egyhangúbb és kevésbé színes bolygó – szintén elszenved hosszú életű megaviharokat, amelyek évszázadokig tartó hatásokat okoznak a légkörében.

A Cassini-űrszonda 2011. február 25-i felvételén egy hatalmas vihar uralja a Szaturnusz máskülönben jellegtelen felszínét. A felvétel csupán 12 héttel azután készült, hogy magát a vihart felfedezték a bolygó északi féltekéjén. A megavihar mintha az egész bolygót átölelné. A csillagászok több száz évvel ezelőtt lezajlott megaviharok utóhatásait fedezték fel mélyen a légkörben. A képen látható fekete sávok a Szaturnusz gyűrűinek árnyékai. (NASA/JPL/Space Science Institute)

A Berkeley Egyetem és a Michigani Egyetem munkatársai a bolygó látható felszíne alól érkező rádiósugárzást vizsgálták, és felfedezték, hogy hosszú távú zavarok mutatkoznak az ammóniagáz eloszlásában. A kutatás eredményeiről a Science Advances című lapban számoltak be.

A Szaturnuszon nagyjából 20–30 évente bontakoznak ki megaviharok, amelyek hasonlóak a Föld hurrikánjaihoz, bár jelentősen nagyobbak azoknál. Azt azonban senki sem tudja, hogy mi okozza ezeket a megaviharokat, amelyek a főként hidrogént és héliumot, valamint nyomokban metánt, vizet és ammóniát tartalmazó szaturnuszi légkörben alakulnak ki.

A VLA rádiótávcső-hálózat 2015 májusi felvétele a Szaturnuszról. A képből kivonták a Szaturnusz és gyűrűinek fényesebb rádiósugárzását, hogy a légkör különböző sávjai között jobban látszódjon a halványabb régiók rádiósugárzásának kontrasztja. Mivel az ammónia blokkolja a rádiósugárzást, azok a területek fényesebben látszanak, ahol nincs, mert ott a VLA mélyebbre lát a légkörben. Az északi féltekén megfigyelhető fényes sáv a 2010-es vihar utóhatása, amely kivonta az ammóniagázt épp azalatt az ammóniajég-felhő alatt, amit szabad szemmel is látunk. (R. J. Sault and I. de Pater)

„A Naprendszer legnagyobb viharainak megértése tágabb, kozmikus kontextusba helyezi a hurrikánokkal kapcsolatos elméleteket, kihívás elé állítva jelenlegi tudásunkat, kitolva a földi meteorológia határait.” – mondta a tanulmány vezető szerzője, Cheng Li (University of Michigan).

Imke de Pater, a Berkeley professzor emeritája több mint négy évtizede tanulmányozza a gázóriásokat, hogy jobban megismerjük az összetételüket, és megtudjuk, mi teszi őket olyan különlegessé. Most a mexikói VLA (teljes nevén Karl G. Jansky Very Large Array) rádiótávcső-hálózattal vizsgálja a bolygó mélyéről érkező rádiósugárzást.

„Rádió hullámhossz-tartományban az óriásbolygók látható felhőrétegei alá is belátunk. Mivel a bolygó légkörének összetételét a kémiai reakciók és a mozgások megváltoztatják, ahhoz, hogy a valódi légkör-összetételt megtudjuk, ami pedig a bolygóképződési modellek fő paramétere, a felhőrétegek alatt kell vizsgálódnunk.” – mondta. „A rádiócsillagászati megfigyelések segítenek megismerni az óriásbolygók légkörében globálisan és helyi léptékekben zajló dinamikai, fizikai és kémiai folyamatokat, beleértve a hőszállítást, a felhőképződést és a konvekciót is.”

Ahogy arról a tanulmányban beszámoltak, a kutatók meglepő eredményre jutottak a bolygó rádiósugárzását vizsgálva: anomáliákat fedeztek fel a légköri ammónia koncentrációjában, amit a múltban az északi féltekén lezajlott megaviharokkal hoztak kapcsolatba. A kutatók szerint a legfelső ammóniajég-felhőréteg alatti középmagasságokban alacsonyabb az ammónia koncentrációja, míg kisebb magasságokon, 100–200 kilométerrel mélyebben a légkörben sokkal magasabb. Úgy gondolják, hogy az ammóniát a kicsapódás és a párolgás folyamata szállítja a felső légkörből az alsó légkörbe. Ez a hatás ráadásul több száz évig kitart.

Látható tartományban a Szaturnusz sávos légköre mintha egyenletesen változna színről színre. Rádió tartományban azonban – a Cassini felvételére helyezett VLA-adatokban – a sávok egyedi jellegzetességei jól kivehetőek. A kutatók a VLA rádiótávcső-hálózat adatai segítésével vizsgálták a gázóriás légkörének ammóniatartalmát, és megtudták, hogy a megaviharok a felső légkörből a légkör alsó rétegeibe szállítják az ammóniát. (S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF), I. de Pater et al (UC Berkeley))

A tanulmány arra is rámutatott, hogy bár mind a Szaturnusz, mind a Jupiter nagyrészt hidrogénből áll, a két gázóriás jelentősen eltér egymástól. Bár a Jupiternek is vannak troposzferikus anomáliái, ezek eredete a kutatók szerint a bolygó világos és sötét felhősávjaihoz köthető, nem pedig viharokhoz, ahogy a Szaturnuszon. A szomszédos gázóriások közötti jelentős különbség megkérdőjelezi azt, amit a kutatók a gázóriások és más bolygók megaviharainak kialakulásáról tudnak. Emellett információt adhat arról is, hogyan találhatjuk meg és tanulmányozhatjuk e viharokat az exobolygókon.

Forrás: Berkeley News