Στον στροβιλιζόμενο θόλο της ατμόσφαιρας του Δία, τα χωρίς σύννεφα μπαλώματα είναι τόσο εξαιρετικά που τα μεγάλα παίρνουν το ειδικό όνομα «καυτά σημεία». Το πώς ακριβώς σχηματίζονται αυτά τα ξέφωτα και γιατί βρίσκονται μόνο κοντά στον ισημερινό του πλανήτη ήταν από καιρό μυστήρια. Τώρα, χρησιμοποιώντας εικόνες από το διαστημικό σκάφος Cassini της NASA, οι επιστήμονες βρήκαν νέα στοιχεία ότι τα καυτά σημεία στην ατμόσφαιρα του Δία δημιουργούνται από ένα κύμα Rossby, ένα μοτίβο που παρατηρείται επίσης στην ατμόσφαιρα και τους ωκεανούς της Γης. Η ομάδα βρήκε ότι το κύμα που ευθύνεται για τα καυτά σημεία γλιστράει πάνω-κάτω μέσα από στρώματα της ατμόσφαιρας σαν ένα άλογο καρουζέλ σε ένα γαϊτανάκι.
«Είναι η πρώτη φορά που κάποιος παρακολουθεί προσεκτικά το σχήμα πολλών καυτών σημείων σε μια χρονική περίοδο, που είναι ο καλύτερος τρόπος για να εκτιμήσουμε τη δυναμική φύση αυτών των χαρακτηριστικών», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, David Choi, μεταδιδακτορικός συνεργάτης της NASA. εργάζεται στο Goddard Space Flight Center της NASA στο Greenbelt, Md. Η εργασία δημοσιεύεται διαδικτυακά στο τεύχος Απριλίου του περιοδικού Icarus.
Ο Τσόι και οι συνεργάτες του έκαναν ταινίες time-lapse από εκατοντάδες παρατηρήσεις που έκανε το Cassini κατά τη διάρκεια της πτήσης του στον Δία στα τέλη του 2000, όταν το διαστημόπλοιο έκανε την πλησιέστερη προσέγγιση του στον πλανήτη. Οι ταινίες κάνουν ζουμ σε μια σειρά από καυτά σημεία μεταξύ μιας από τις σκοτεινές ζώνες του Δία και των φωτεινών λευκών ζωνών, περίπου 7 μοίρες βόρεια του ισημερινού. Καλύπτοντας περίπου δύο μήνες (σε ώρα Γης), η μελέτη εξετάζει τις ημερήσιες και εβδομαδιαίες αλλαγές στα μεγέθη και τα σχήματα των καυτών σημείων, καθένα από τα οποία καλύπτει μεγαλύτερη περιοχή από τη Βόρεια Αμερική, κατά μέσο όρο.
Πολλά από αυτά που γνωρίζουν οι επιστήμονες για τα καυτά σημεία προήλθαν από την αποστολή Galileo της NASA, η οποία απελευθέρωσε έναν ατμοσφαιρικό ανιχνευτή που κατέβηκε σε ένα καυτό σημείο το 1995. Αυτή ήταν η πρώτη, και μέχρι στιγμής η μοναδική, επιτόπια έρευνα της ατμόσφαιρας του Δία.
«Τα δεδομένα των ανιχνευτών του Galileo και μια χούφτα εικόνες από τροχιά υπαινίσσονται τους περίπλοκους ανέμους που στροβιλίζονται γύρω και μέσα από αυτά τα καυτά σημεία και εγείρουν ερωτήματα σχετικά με το αν ήταν βασικά κύματα, κυκλώνες ή κάτι ενδιάμεσο», δήλωσε ο Ashwin Vasavada, ένας συν-συγγραφέας της εφημερίδας. εδρεύει στο Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA στην Πασαντένα της Καλιφόρνια και ήταν μέλος της ομάδας απεικόνισης Cassini κατά τη διάρκεια της πτήσης του Δία. «Οι φανταστικές ταινίες του Cassini δείχνουν τώρα ολόκληρο τον κύκλο ζωής και την εξέλιξη των καυτών σημείων με μεγάλη λεπτομέρεια».
Επειδή τα καυτά σημεία είναι σπασίματα στα σύννεφα, παρέχουν παράθυρα σε ένα συνήθως αόρατο στρώμα της ατμόσφαιρας του Δία, πιθανώς μέχρι το επίπεδο όπου μπορούν να σχηματιστούν σύννεφα νερού. Στις εικόνες, τα καυτά σημεία φαίνονται σκιερά, αλλά επειδή τα βαθύτερα στρώματα είναι πιο θερμά, τα καυτά σημεία είναι πολύ φωτεινά στα υπέρυθρα μήκη κύματος όπου ανιχνεύεται η θερμότητα. μάλιστα έτσι πήραν το όνομά τους.
Μια υπόθεση είναι ότι τα καυτά σημεία εμφανίζονται όταν μεγάλα ρεύματα αέρα βυθίζονται στην ατμόσφαιρα και θερμαίνονται ή στεγνώνουν κατά τη διαδικασία. Αλλά η εκπληκτική κανονικότητα των καυτών σημείων έχει οδηγήσει ορισμένους ερευνητές να υποψιαστούν ότι εμπλέκεται ένα ατμοσφαιρικό κύμα. Συνήθως, οκτώ έως 10 καυτά σημεία παρατάσσονται, περίπου ομοιόμορφα κατανεμημένα, με πυκνά λευκά νέφη ενδιάμεσα. Αυτό το μοτίβο θα μπορούσε να εξηγηθεί από ένα κύμα που σπρώχνει τον κρύο αέρα προς τα κάτω, διαλύοντας τυχόν σύννεφα και στη συνέχεια μεταφέρει τον ζεστό αέρα, προκαλώντας τη βαριά νεφοκάλυψη που φαίνεται στα λοφία. Η μοντελοποίηση υπολογιστών έχει ενισχύσει αυτή τη λογική.
Σε αυτή τη σειρά εικόνων από το διαστημικό σκάφος Cassini της NASA, ένα σκοτεινό, ορθογώνιο hot spot (πάνω) αλληλεπιδρά με μια γραμμή δίνων που πλησιάζει από την επάνω δεξιά πλευρά (δεύτερο πλαίσιο). Πίστωση εικόνας: NASA/JPL-Caltech/SSI/GSFC
Από τις ταινίες Cassini, οι ερευνητές χαρτογράφησαν τους ανέμους μέσα και γύρω από κάθε θερμό σημείο και λοφίο, και εξέτασαν τις αλληλεπιδράσεις με δίνες που περνούν, εκτός από τις στροφές ανέμου ή τις σπειροειδείς δίνες, που συγχωνεύονται με τα θερμά σημεία. Για να διαχωρίσουν αυτές τις κινήσεις από το ρεύμα εκτόξευσης στο οποίο βρίσκονται τα καυτά σημεία, οι επιστήμονες παρακολούθησαν επίσης τις κινήσεις των μικρών νεφών «σκούτερ», παρόμοια με τα σύννεφα κίρους στη Γη. Αυτό παρείχε αυτή που μπορεί να είναι η πρώτη άμεση μέτρηση της πραγματικής ταχύτητας ανέμου του ρεύματος αεριωθουμένων, η οποία ήταν χρονισμένη στα περίπου 300 έως 450 mph (500 έως 720 χιλιόμετρα την ώρα) - πολύ πιο γρήγορα από ό, τι πίστευε κανείς στο παρελθόν. Τα hot spot κινούνται με τον πιο χαλαρό ρυθμό των περίπου 225 mph (362 χιλιόμετρα την ώρα).
Πειράζοντας αυτές τις μεμονωμένες κινήσεις, οι ερευνητές είδαν ότι οι κινήσεις των καυτών σημείων ταιριάζουν με το μοτίβο ενός κύματος Rossby στην ατμόσφαιρα. Στη Γη, τα κύματα Rossby παίζουν σημαντικό ρόλο στον καιρό. Για παράδειγμα, όταν μια έκρηξη παγωμένου αέρα της Αρκτικής πέφτει ξαφνικά και παγώνει τις καλλιέργειες της Φλόριντα, ένα κύμα Rossby αλληλεπιδρά με το πολικό ρεύμα πίδακα και το στέλνει από την τυπική του πορεία. Το κύμα ταξιδεύει γύρω από τον πλανήτη μας, αλλά περιφέρεται περιοδικά βόρεια και νότια καθώς πηγαίνει.
Το κύμα που ευθύνεται για τα καυτά σημεία κυκλώνει επίσης τον πλανήτη από τα δυτικά προς τα ανατολικά, αλλά αντί να περιπλανιέται βόρεια και νότια, γλιστρά πάνω-κάτω στην ατμόσφαιρα. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι αυτό το κύμα μπορεί να ανεβαίνει και να πέφτει 15 έως 30 μίλια (24 έως 50 χιλιόμετρα) σε υψόμετρο.
Τα νέα ευρήματα θα βοηθήσουν τους ερευνητές να καταλάβουν πόσο καλά οι παρατηρήσεις που επιστράφηκαν από το ανιχνευτή Galileo επεκτείνονται στην υπόλοιπη ατμόσφαιρα του Δία. «Και αυτό είναι ένα άλλο βήμα για να απαντηθούν περισσότερα από τα ερωτήματα που εξακολουθούν να περιβάλλουν τα καυτά σημεία του Δία», είπε ο Τσόι.
