Газові гіганти Юпітер і Сатурн мають багато спільного – склад, швидкість обертання, теплове випромінювання і навіть схильність збирати супутники. Однак, незважаючи на цю подібність, їхні полярні шторми демонструють разючі відмінності: Сатурн має один масивний вихор на кожному полюсі, тоді як Юпітер має центральний шторм, оточений кільцем менших. Ця давня загадка спантеличила вчених, але нові дослідження показують, що відповідь криється у внутрішній структурі планет і тому, як вони регулюють розвиток штормів.
Ключ до різниці: атмосферні обмеження
Планетологи Ван’їн Кан і Цзяру Ши з Массачусетського технологічного інституту припускають, що розбіжність у погодних умовах пов’язана з тим, як атмосфера кожної планети дозволяє штормам рости та з’єднуватися з глибшими шарами. Атмосфера Сатурна, здається, дозволяє бурям вільно розширюватися, що призводить до єдиного домінуючого полярного вихора. З іншого боку, Юпітер, здається, накладає природні обмеження на розмір штормів, що призводить до його багатоштормової конфігурації.
Дослідники кажуть, що це визначається тим, наскільки сильно шторми пов’язані з внутрішнім середовищем планети. Чим глибше зв’язок, тим вище ймовірність штормових злиттів. Якщо нутрощі м’якіші, шторми залишаються обмеженими за розміром. Якщо вони жорсткіші, то вони об’єднуються в єдиний вир.
«Наше дослідження показує, що, залежно від внутрішніх властивостей і м’якості дна вихру, це впливатиме на тип потоку рідини, який спостерігається на поверхні», — говорить Ванґін Кан.
Чому це важливо: зв’язок між поверхневою погодою та внутрішньою структурою
Це відкриття важливе, оскільки воно свідчить про прямий зв’язок між видимими погодними умовами планети та її прихованими внутрішніми властивостями. Глибина шарів атмосфери, інтенсивність внутрішнього тепла та швидкість тертя відіграють роль у визначенні того, як розвиваються шторми.
Глибша, енергійніша атмосфера Юпітера дозволяє утворювати кілька вихорів без злиття, створюючи його фірмовий візерунок «пепероні-піца». Атмосфера Сатурна з її більш вираженим нашаруванням або тертям дозволяє штормам об’єднуватися в єдині домінуючі вихори.
Що ховається під поверхнею?
Модель команди припускає, що Сатурн може мати твердішу та щільнішу внутрішню частину, ніж Юпітер, можливо, збагачену металами та конденсованими матеріалами. Ця стратифікація може пояснити, чому бурі Сатурна зливаються, а бурі Юпітера – ні.
Результати не є остаточним доказом, але вони підкреслюють потенціал використання моделей погоди на поверхні як вікна у внутрішні планети. Розуміння цих динамічних процесів може вдосконалити наші моделі формування та еволюції газових гігантів.
Полярні бурі Юпітера і Сатурна, колись таємничі, тепер можуть розповісти нам щось фундаментальне про світи, приховані під їхніми бурхливими хмарами.
