Ce se întâmplă cu Marea Pată Roșie de pe Jupiter? Cea mai mare furtună din sistemul solar ar putea să dispară în sfârșit

JupiterMarea Pată Roșie este un vârtej gigant care există de cel puțin 190 de ani. Studii recente sugerează că este diferit de un loc observat anterior, iar simulările explorează modul în care vânturile lui Jupiter l-ar fi modelat. Marea Pată Roșie se micșorează, iar cercetările viitoare se vor concentra pe sustenabilitatea sa și pe posibila dezintegrare în viitor.

Marea Pată Roșie de pe Jupiter se remarcă drept una dintre cele mai recunoscute caracteristici ale sistemului solar. Această structură atmosferică masivă, care se extinde în prezent pe un diametru egal cu cel al Pământului, este ușor de recunoscut datorită culorii sale roșiatice izbitoare, care contrastează puternic cu vârfurile palide ale norilor ale lui Jupiter. Chiar și telescoapele mici pot surprinde aspectul său distinctiv. Marea Pată Roșie este un vârtej anticiclonic gigant, cu vânturi atingând 450 km/h de-a lungul marginilor sale exterioare. Deține titlul de cel mai mare și mai longeviv vortex din atmosfera oricărei planete din sistemul nostru solar. Cu toate acestea, vârsta exactă a Marii Pete Roșii este încă o chestiune de dezbatere, iar procesele din spatele formării sale rămân un mister.

Speculațiile despre originea GRS pleacă de la primele observații telescopice făcute de astronomul Giovanni Domenico Cassinicare în 1665 a descoperit un oval întunecat la aceeași latitudine cu GRS și l-a numit Punct Permanent (PS), unde a fost observat de el și de alți astronomi până în 1713.

Ulterior, a fost pierdut timp de 118 ani și a fost observat abia în 1831 de către S. Schwabe din nou, o structură vizibilă, de formă aproximativ ovală și la aceeași latitudine cu marea constelație a Corvidelor; Aceasta poate fi considerată prima observație a actualei constelații Greater Raven și, probabil, a unei constelații Greater Raven în curs de dezvoltare. De atunci, constelația Greater Crow a fost observată în mod regulat cu telescoape și prin diferite misiuni spațiale care au vizitat planeta până în prezent.

Analiza dezvoltării GRS

În studiu, autorii au analizat mai întâi evoluția dimensiunii sale în timp, structura sa și mișcările ambelor formațiuni atmosferice, 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, concluzionăm că este extrem de puțin probabil ca pata roșie actuală să fie punctul PS observat de J. D. Cassini. Punctul PS a dispărut probabil cândva între mijlocul secolului al XVIII-lea și al XIX-lea, caz în care putem spune. că longevitatea locului Alhambra are acum cel puțin 190 de ani”, a explicat Agustín Sánchez La Vega, profesor de fizică la UPV/EHU, care a condus această cercetare. Pata Roșie, care în 1879 măsura 39.000 km pe cea mai lungă axă, s-a micșorat la aproximativ 14.000 km astăzi și, în același timp, a devenit mai rotunjită.

Rezultate recente și studii de simulare

Mai mult, încă din anii 1970, mai multe misiuni spațiale au studiat îndeaproape acest fenomen atmosferic. Mai recent, Sánchez La Vega a explicat că „diverse instrumente de la bordul misiunii Juno pe orbită în jurul lui Jupiter au arătat că atmosfera Pământului este mică și subțire în comparație cu dimensiunile sale orizontale, aproximativ 500 de kilometri pe verticală”.

Pentru a afla cum s-a format acest vârtej masiv, 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 modele complementare ale comportamentului turbiilor subțiri în Atmosfera lui Jupiter. Planeta gigantică este dominată de curenți puternici de vânt care curg de-a lungul latitudinilor, 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, în direcția est, cu viteze de 150 km/h. Acest lucru generează forfecare masivă nord-sud în viteza vântului, un element cheie care permite vârtejului să crească în interiorul acestuia.

În cadrul cercetării, au fost explorate o serie de mecanisme pentru a explica geneza GRS, inclusiv erupția unei superfurtuni gigantice, similare cu cele observate rar pe planetele gemene. SaturnSau fuziunea mai multor vârtejuri mai mici produse de forfecarea vântului. Rezultatele indică faptul că, deși se formează un anticiclon în ambele cazuri, acesta diferă ca formă și caracteristici dinamice de cele din GRS actual. „De asemenea, credem că, dacă unul dintre aceste fenomene neobișnuite a avut loc, astronomii trebuie să fi observat acesta sau consecințele sale în atmosferă și să fi raportat la acel moment”, a spus Sánchez La Vega.

Simulare numerică și cercetări viitoare

Într-un al treilea set de experimente numerice, echipa de cercetare a explorat modul în care această pată roșie apare dintr-o instabilitate cunoscută a vântului, despre care se crede că este capabilă să producă o celulă dreptunghiulară care o învelește și o prinde. Această celulă ar servi ca o maculă roșie în curs de dezvoltare, a cărei contracție ulterioară ar da naștere maculei roșii compacte cu rotație rapidă observată la sfârșitul secolului al XIX-lea. Formarea celulelor dreptunghiulare mari a fost deja observată în geneza altor vârtejuri majore de pe Jupiter.

„În simulările noastre, supercalculatoarele ne-au permis să descoperim că celulele lungi sunt stabile atunci când orbitează în jurul GRS la viteza vântului lui Jupiter, așa cum ar fi de așteptat când se formează din cauza acestei instabilități”, a spus Enrique Garcia Melendo, cercetător în cadrul studiului. Departamentul de Fizică de la Universitatea din Pittsburgh. Folosind două tipuri diferite de modele numerice, unul la UPV/EHU și celălalt la Universitatea din Pittsburgh, cercetătorii au concluzionat că, dacă viteza de rotație a GRS primar ar fi mai mică decât viteza vântului ambiental, GRS primar s-ar rupe, făcând formarea unui vârtej stabil imposibilă. Dacă este prea mare, caracteristicile GRS-ului inițial diferă de caracteristicile GRS-ului actual.

Cercetările viitoare vor încerca să reproducă contracția atmosferei Soarelui în timp pentru a descoperi mecanismele fizice care stau la baza durabilității sale în timp. În același timp, va încerca să prezică dacă heliosfera se va dezintegra și va dispărea când va atinge o limită de dimensiune, așa cum s-a întâmplat cu heliosfera lui Cassini, sau dacă se va stabiliza la o limită de dimensiune care poate persista mulți ani.

Referință: „Originea marii pete roșii a lui Jupiter” de Agustín Sánchez-La Vega, Enrique Garcia-Melendo, John Lejaeta, Arnau Miro, Manel Soria și Kevin Ahrens-Velasquez, 16 iunie 2024, Scrisori de cercetare geofizică.
DOI: 10.1029/2024GL108993