2313
Нові комп’ютерні симуляції свідчать, що разюча відмінність між полярними бурями Юпітера й Сатурна може визначатися властивостями речовини, прихованої глибоко під їхніми хмарами.
Спостереження, отримані під час місій Juno на Юпітері та Cassini на Сатурні, виявили принципово різні полярні структури. На Сатурні домінує один гігантський вихор, що формує знаменитий шестикутник, тоді як полюси Юпітера заповнені щільною групою вихорів, організованих навколо центрального шторму. Така відмінність давно дивувала науковців, адже обидві планети є газовими гігантами подібного розміру та складу.
Команда дослідників з Массачусетського технологічного інституту запропонувала пояснення, яке пов’язує поверхневу динаміку з внутрішньою будовою планет. У роботі, опублікованій у Proceedings of the National Academy of Sciences, вони використали чисельне моделювання, щоб простежити, як випадкові атмосферні потоки можуть самоорганізовуватися у впорядковані полярні вихори. Результати показали, що за одних умов формується єдиний домінантний вихор, а за інших — кілька стабільних циркуляцій, подібних до тих, що спостерігаються на Юпітері.
Ключовим параметром дослідники назвали «м’якість дна вихору» — характеристику, що відображає внутрішній склад планети. Кожен вихор у моделі розглядався як обертовий циліндр, який простягається крізь багато шарів атмосфери. Якщо його нижня частина занурена в м’якший і легший матеріал, вихор досягає межі зростання, дозволяючи співіснування кількох штормів. Натомість щільніше й твердіше середовище дає змогу вихору поглинати сусідів і зрештою домінувати над полюсом.
«Наше дослідження показує, що внутрішні властивості планети безпосередньо впливають на рідинні візерунки, які ми бачимо на поверхні», — зазначає Ванінь Кан, доцент кафедри наук про Землю, атмосферу та планети MIT. «Один із можливих сценаріїв полягає в тому, що Сатурн має твердіше дно, ніж Юпітер». Першим автором роботи є аспірант MIT Цзяру Ши.
Модель базується на «двовимірній динаміці рідини» — спрощеному описі еволюції закручених потоків, який є виправданим для швидко обертових планет. «У таких системах рух уздовж осі обертання майже однорідний», пояснює Кан, що дозволяє ефективно досліджувати глобальну поведінку вихорів. Серії симуляцій показали, що саме властивості середовища біля дна вихору визначають, чи утвориться одна планетарна структура, чи кілька менших.
Якщо цей механізм справді працює на обох газових гігантах, то геометрія їхніх полярних бур може слугувати непрямою підказкою про внутрішню будову планет. «Те, що ми спостерігаємо на поверхні Юпітера й Сатурна, може розповісти про глибші шари, куди ми не можемо зазирнути безпосередньо», — підкреслює Ши. Це відкриває нові можливості для інтерпретації даних космічних місій і поглиблює розуміння того, як приховані надра формують обличчя газових гігантів.
Вчені пояснили, чому полярні бурі Юпітера і Сатурна різні з’явилася спочатку на Цікавості.
