Gazowe giganty Jowisz i Saturn mają ze sobą wiele wspólnego – skład, prędkość obrotową, promieniowanie cieplne, a nawet tendencję do gromadzenia satelitów. Jednak pomimo tych podobieństw, ich burze polarne wykazują uderzające różnice: Saturn ma po jednym masywnym wirze na każdym biegunie, podczas gdy Jowisz ma centralną burzę otoczoną pierścieniem mniejszych. Ta od dawna zagadka intryguje naukowców, ale nowe badania sugerują, że odpowiedź kryje się w wewnętrznej strukturze planet i sposobie, w jaki regulują one rozwój burz.
Klucz do różnicy: ograniczenia atmosferyczne
Planetolodzy Wangying Kang i Jiaru Shi z MIT sugerują, że rozbieżności w wzorcach pogodowych wynikają ze sposobu, w jaki atmosfera każdej planety umożliwia wzrost burz i łączenie się z głębszymi warstwami. Wydaje się, że atmosfera Saturna pozwala burzom na swobodną ekspansję, tworząc pojedynczy dominujący wir polarny. Z drugiej strony Jowisz wydaje się nakładać naturalne ograniczenia na wielkość burz, co prowadzi do konfiguracji wielu burz.
Naukowcy twierdzą, że zależy to od tego, jak silnie burze są powiązane z wnętrzem planety. Im głębsze połączenie, tym większe prawdopodobieństwo fuzji burzowych. Jeśli wnętrza są bardziej miękkie, burze pozostają ograniczone. Jeśli są twardsze, łączą się w jeden wir.
„Nasze badania pokazują, że w zależności od wewnętrznych właściwości i miękkości dna wiru będzie to miało wpływ na rodzaj wzorca przepływu płynu obserwowanego na powierzchni” – mówi Wangyin Kang.
Dlaczego to ma znaczenie: łączenie pogody na powierzchni ze strukturą wewnętrzną
Odkrycie to jest ważne, ponieważ sugeruje bezpośrednią korelację pomiędzy widzialnymi wzorcami pogodowymi planety a jej ukrytymi właściwościami wewnętrznymi. Głębokość warstw atmosfery, intensywność ciepła wewnętrznego i szybkość tarcia odgrywają rolę w określaniu rozwoju burz.
Głębsza, bardziej energetyczna atmosfera Jowisza pozwala na tworzenie się wielu wirów bez łączenia się, tworząc charakterystyczny wzór „pizzy pepperoni”. Atmosfera Saturna, z jej wyraźniejszym warstwowaniem lub tarciem, pozwala burzom łączyć się w pojedyncze dominujące wiry.
Co kryje się pod powierzchnią?
Model zespołu sugeruje, że Saturn może mieć twardsze i gęstsze wnętrze niż Jowisz, być może wzbogacone w metale i materiały ulegające kondensacji. To rozwarstwienie może wyjaśniać, dlaczego burze Saturna łączą się, a burze Jowisza nie.
Wyniki nie są ostatecznym dowodem, ale podkreślają potencjał wykorzystania wzorców pogody na powierzchni jako okna do wnętrz planet. Zrozumienie tych dynamicznych procesów może udoskonalić nasze modele powstawania i ewolucji gazowych gigantów.
Burze polarne na Jowiszu i Saturnie, niegdyś tajemnicze, mogą teraz powiedzieć nam coś fundamentalnego o światach ukrytych pod ich kłębiącymi się chmurami.
