Nová studie založená na údajích z mise Cassini odhaluje v atmosféře Saturn něco překvapivého. Víme o bouři na severním pólu plynového gigantu po celá desetiletí, ale nyní se zdá, že tato masivní hexagonální bouře by mohla být tyčící se ve výšce stovek kilometrů na výšce, která má základnu hluboko v Saturnově atmosféře.
Když Cassini dorazil na Saturn v roce 2004, bylo léto na jižní polokouli a kosmická loď našla na jižním pólu polární vír. Nakonec, léto přišlo na severní polokouli, a oni byli svědky vzniku bouře u severního pólu. Tím se znovu potvrdilo to, co jsme věděli od 80. let, kdy mise Voyager studovala Saturn a objevila letní bouři na severním pólu Saturn.
"Přestože jsme očekávali, že na severním pólu Saturn, jakmile bude teplejší, uvidíme nějaký druh víru, jeho tvar je opravdu překvapivý." - Leigh Fletcher, University of Leicester, Velká Británie, hlavní autor.
Ale tato severní bouře má spíše hexagonální než kulatý tvar a sdílí stejný hexagonální tvar jako bouře hlubší v Saturnově atmosféře, kterou poprvé našel Voyager. Otázkou je, vidíme jedno tyčící se monstrum bouře? Nebo dvě oddělené bouře, které se formují v hexagonální formě?
"Okraje tohoto nově objeveného víru se zdají být hexagonální, přesně odpovídají slavnému a bizarnímu hexagonálnímu oblaku, který vidíme hlouběji v saturnově atmosféře," říká Leigh Fletcher z University of Leicester ve Velké Británii, hlavní autor nové studie.
Toto video ukazuje šestiúhelníkový vzor mraku hluboko v Saturnově atmosféře, který poprvé objevil Voyager.
Vědci zapojení do mise Cassini plně očekávali, že po severním pólu, až dorazí Saturnovo léto, uvidí bouřkovou formu, ale tvar byl překvapen. "Buď hexagon spontánně a identicky vznikl ve dvou různých nadmořských výškách, jeden nižší v oblacích a druhý vysoko ve stratosféře, nebo je hexagon ve skutečnosti tyčící se strukturou, která se rozprostírá ve svislém rozmezí několika set kilometrů," řekl Fletcher.
Srdcem této nové studie je Cassiniho kompozitní infračervený spektrometr (CIRS). CIRS tyto údaje zachytil v letech 2010 až 2017 a ukazuje oteplování Saturnovy stratosféry z vysokého sklonu na oběžné dráze. Složený obrázek níže ukazuje postupné oteplování Saturnovy stratosféry a postupné formování hexagonální bouře.
Dříve v Cassiniho misi byla horní atmosféra prostě příliš chladná, aby se do ní CIRS nedostalo. Stratosféra byla asi -158 stupňů Celsia, 20 stupňů příliš chladných na nástroj. Saturnův rok je však asi 30 let dlouhý a v roce 2009 se severní polární oblast začala zahřívat. Přibližně v roce 2014 byl přístroj Cassini CIRS schopen studovat horní atmosféru.
"Jeden saturnský rok trvá zhruba 30 pozemských let, takže zimy jsou dlouhé." Saturn se začal objevovat až z hlubin severní zimy v roce 2009 a postupně se zahříval, když se severní polokoule blížila v létě. “ - spoluautor studie Sandrine Guerlet, Laboratoire de Météorologie Dynamique, Francie.
"Dokázali jsme použít nástroj CIRS k prozkoumání severní stratosféry od roku 2014," řekl Guerlet. "Jak se polární vír stal čím dál viditelnějším, všimli jsme si, že má hexagonální hrany, a uvědomili jsme si, že již existující hexagon vidíme v mnohem vyšších nadmořských výškách, než se dříve myslelo."
Studie ukazuje, že polární oblasti na Saturnu se od sebe velmi liší. Když Cassini pozoroval jižní region během léta, na začátku své mise, neexistoval žádný šestiúhelníkový vzor bouře. Severní bouře je také chladnější, méně zralá a její dynamika je úplně jiná. Prozatím mohou vědci jen hádat, proč tomu tak je.
"To by mohlo znamenat, že mezi Saturnovými póly existuje základní asymetrie, které musíme ještě pochopit, nebo to může znamenat, že se v našich posledních pozorováních stále vyvíjí severní polární vír, a to i po Cassiniho zániku," řekl Fletcher. Cassiniho mise skončila v „Grand Finale“ v září 2017, kdy byla kosmická loď úmyslně poslána do vrtu do Saturnovy atmosféry, aby byla zničena.
Vědci studovali Saturnovy povětrnostní vzorce po dlouhou dobu a už dávno věděli, že husté oblačnosti vrstvy planety jsou hostitelem většiny počasí. Severní polární prvky byly poprvé spatřeny Voyagerem v 80. letech a víme, že polární šestiúhelník na severu je dlouhotrvající. Vědci se domnívají, že tento prvek může být spojen s rotací samotné planety, podobně jako proud paprsků na Zemi.
Je jasné, že o Saturnově atmosféře se musíme hodně dozvědět. Je nepravděpodobné, že hexagonální bouře ve stratosféře a hexagonální bouře hlubší v atmosféře jsou stejné bouře. Vítr se příliš mění ve vrstvách atmosféry. Mohli však být spojeni jiným způsobem. Po prozkoumání atmosférických vlastností v severní oblasti Fletcher a jeho kolegové zjistili, že vlny, jako je hexagon, by se neměly šířit vzhůru a měly by zůstat zachyceny v vrcholcích mraků. To je prostřednictvím procesu zvaného evanescence. „Jedním ze způsobů, jak může vlna„ informace “uniknout směrem nahoru, je proces zvaný evanescence, kde síla vlny klesá s výškou, ale je dostatečně silná, aby stále vydržela ve stratosféře,“ vysvětluje Fletcher.
Větší obrázek v této studii je pokračující otázkou, jak je energie přenášena různými vrstvami atmosféry, což je něco, čemu se tady na Zemi stále snažíme porozumět. Dokážeme-li porozumět tomu, jak a proč má Saturnův severní polární vír šestiúhelníkový tvar, osvětlí to, jak jevy hlubší v atmosféře mohou ovlivnit prostředí vysoko nahoře.
„Saturnův severní šestiúhelník je ikonickým prvkem jednoho z nejvíce charismatických členů sluneční soustavy, takže zjistit, že stále drží hlavní tajemství, je velmi vzrušující,“ - Nicolas Altobelli, vědec projektu ESA pro misi Cassini-Huygens.
Mise Cassini nám stále ukazuje věci o Saturnovi, i když je po všem. Pokud jde o tým, který stojí za touto studií, objevuje hořký list objevující severní šestiúhelník téměř rok poté, co Cassini skončil. Fletcher říká: „Prostě potřebujeme vědět víc. Je docela frustrující, že jsme tento stratosférický šestiúhelník objevili až na konci Cassiniho života. “
