_ Stabilirea vârstei și originea Marii Puncte Roșii a lui Jupiter

Personalul de cercetare de la Universitatea din Țara Bascilor (UPV/EHU), Universitat Politècnica de Catalunya—BarcelonaTech (UPC) și Centrul de Supercomputing din Barcelona (CNS-BSC) au analizat observații istorice încă din secolul al XVII-lea și au dezvoltat modele numerice pentru a explica longevitatea și natura Marii Pete Roșii a lui Jupiter.

Au publicat concluziile observațiilor și modelelor lor numerice în revista Geophysical Research Letters.

Ca o pictogramă populară printre obiectele din sistemul solar, Marea Pată Roșie a lui Jupiter (GRS) este probabil cea mai cunoscută structură atmosferică. Dimensiunea sa mare (în acest moment, diametrul său este cel al Pământului) și contrastul culorii sale roșiatice față de norii palizi ai planetei îl fac un obiect care poate fi văzut cu ușurință chiar și cu telescoape mici.

Marele lui Jupiter. Red Spot este un uriaș vârtej anticiclonic cu vânturi care se deplasează cu 450 km/h în jurul periferiei sale. Este cel mai mare și cel mai longeviv vortex dintre toate cele existente în atmosferele planetelor din sistemul solar, dar vârsta sa este un subiect de dezbatere și mecanismul care a dus la formarea lui rămâne neclar.

Speculațiile despre originea GRS datează de la primele observații telescopice făcute de astronomul Giovanni Domenico Cassini, care în 1665 a descoperit un oval întunecat la aceeași latitudine cu GRS și l-a numit „Pata Permanentă” (PS), deoarece a fost observat de el și de alți astronomi până în 1713.

Astronomii i-au pierdut ulterior urma timp de 118 ani și abia în 1831 și în anii mai târziu S. Schwabe a observat din nou o structură clară, de formă aproximativ ovală. și la aceeași latitudine cu GRS; care poate fi considerată ca prima observație a actualului GRS, poate a unui GRS în curs de dezvoltare.

De atunci, GRS-ul a fost observat în mod regulat cu ajutorul telescoapelor și prin diferitele misiuni spațiale care au vizitat planeta. până în prezent.

În studiu, autorii au analizat mai întâi evoluția dimensiunii sale în timp, structura sa și mișcările ambelor formațiuni meteorologice, fostul PS și GRS; pentru a face acest lucru, au folosit surse istorice care datează de la mijlocul secolului al XVII-lea, la scurt timp după inventarea telescopului.

„Din măsurătorile dimensiunilor și mișcărilor am dedus că este foarte puțin probabil ca actualul GRS a fost PS observat de G. D. Cassini PS a dispărut probabil cândva între mijlocul secolului al XVIII-lea și al XIX-lea, caz în care, putem spune că longevitatea Petei Roșii depășește acum cel puțin 190 de ani”, a explicat Agustín Sánchez-Lavega. , profesor de fizică la UPV/EHU și care a condus această cercetare.

Pata Roșie, care în 1879 avea o dimensiune de 39.000 km pe cea mai lungă axă, s-a micșorat la aproximativ 14.000 km actuali și simultan devenind mai rotunjite.

Mai mult, încă din anii 1970, mai multe misiuni spațiale au studiat îndeaproape acest fenomen meteorologic.

Recent, „diverse instrumente aflate la bordul misiunii Juno pe orbită în jurul lui Jupiter. au arătat că GRS este puțin adânc și subțire în comparație cu dimensiunea sa orizontală, deoarece pe verticală are aproximativ 500 km lungime”, a explicat Sánchez-Lavega.

Pentru a afla cum s-ar fi putut forma acest imens vârtej, Echipele UPV/EHU și UPC au efectuat simulări numerice pe supercalculatoare spaniole, cum ar fi MareNostrum IV de la BSC, parte a rețelei spaniole de supercomputing (RES), folosind două tipuri de modele complementare ale comportamentului vortexurilor subțiri din atmosfera lui Jupiter.

Predomină pe planeta gigantică curenții de vânt intens care curg de-a lungul paralelelor alternând în direcția lor cu latitudinea.

La nord de GRS, vânturile bat spre vest cu viteze de 180 km/h în timp ce spre sud bat în sens invers, spre est, cu viteze de 150 km/ h. Acest lucru generează o forfecare uriașă nord-sud a vitezei vântului, care este un ingredient de bază care permite vârtejului să crească în interiorul acestuia.

În cercetare, au fost explorate o serie de mecanisme pentru a explica geneza GRS, inclusiv erupția unei superfurtuni gigantice, similare cu cele observate rar pe planeta geamănă Saturn, sau contopirea mai multor vortexuri mai mici produse de forfecarea vântului.

Rezultatele indică faptul că, deși în ambele cazuri se formează un anticiclon. , diferă în ceea ce privește forma și proprietățile dinamice de cele ale actualului GRS.

„De asemenea, credem că, dacă s-ar fi produs unul dintre aceste fenomene neobișnuite, acesta sau consecințele sale în atmosferă trebuie să fi fost observate și raportate de astronomii la acea vreme”, a spus Sánchez-Lavega.

Într-un al treilea set de experimente numerice, echipa de cercetare a explorat generarea GRS dintr-o instabilitate cunoscută în vânt despre care se crede că este capabile să producă o celulă alungită care le închide și le prinde. O astfel de celulă ar fi un proto-GRS, o Pată Roșie în curs de dezvoltare, a cărei contracție ulterioară ar da naștere GRS-ului compact și care se rotește rapid observat la sfârșitul secolului al XIX-lea. Formarea de celule mari alungite a fost deja observată în geneza altor vortexuri majore de pe Jupiter.

„În simulările noastre, supercalculatoarele ne-au permis să descoperim că celulele alungite sunt stabile atunci când se rotesc în jurul periferiei GRS-ul la viteza vântului lui Jupiter, așa cum ar fi de așteptat când se formează din cauza acestei instabilități”, a declarat Enrique García-Melendo, cercetător în cadrul Departamentului de Fizică al UPC.

Folosind două tipuri diferite de modele numerice , unul la UPV/EHU și celălalt la UPC, cercetătorii au ajuns la concluzia că dacă viteza de rotație a proto-GRS este mai mică decât cea a vântului din jur, proto-GRS se va rupe, făcând formarea unui stabil. vârtej imposibil. Și, dacă este foarte mare, proprietățile proto-GRS diferă de cele ale actualului GRS.

Cercetările viitoare vor încerca să încerce să reproducă contracția GRS-ului în timp pentru a afla , mai detaliat, mecanismele fizice care stau la baza sustenabilității sale în timp.

În același timp, va încerca să prezică dacă GRS se va dezintegra și va dispărea atunci când va atinge o limită de dimensiune, așa cum s-ar fi întâmplat la PS lui Cassini sau dacă se va stabiliza la o limită de dimensiune la care ar putea dura încă mulți ani.

(Fluierul)