JupitersLielais sarkanais plankums ir milzu virpulis, kas pastāv jau vismaz 190 gadus. Nesenie pētījumi liecina, ka tas atšķiras no iepriekš novērotās vietas, un simulācijas pēta, kā Jupitera vēji to varēja veidot. Lielais sarkanais plankums sarūk, un turpmākie pētījumi būs vērsti uz tā ilgtspējību un iespējamo sadalīšanos nākotnē.
Lielais sarkanais plankums uz Jupitera izceļas kā viena no atpazīstamākajām Saules sistēmas iezīmēm. Šī masīvā atmosfēras struktūra, kuras diametrs šobrīd ir vienāds ar Zemes diametru, ir viegli atpazīstama tās pārsteidzošās sarkanīgās krāsas dēļ, kas krasi kontrastē ar Jupitera bālajiem mākoņu virsotnēm. Pat mazi teleskopi var uztvert tā raksturīgo izskatu. Lielais sarkanais plankums ir milzīgs anticikloniskais virpulis, kura ārējās malās vējš sasniedz 450 km/h. Tam ir lielākā un visilgāk dzīvojošā virpuļa tituls jebkuras mūsu Saules sistēmas planētas atmosfērā. Tomēr precīzs Lielā sarkanā plankuma vecums joprojām ir diskusiju jautājums, un tā veidošanās procesi joprojām ir noslēpums.
Spekulācijas par GRS izcelsmi attiecas uz pirmajiem teleskopiskajiem novērojumiem, ko veica astronoms Džovanni Domeniko Cassinikurš 1665. gadā atklāja tumšu ovālu tajā pašā platuma grādos ar GRS un nosauca to par pastāvīgo plankumu (PS), kur viņš un citi astronomi to novēroja līdz 1713. gadam.
Pēc tam tas tika pazaudēts uz 118 gadiem, un tikai 1831. gadā to pamanīja S. Švābe atkal, pamanāma struktūra, aptuveni ovālas formas un tajā pašā platuma grādos kā lielais Korvīdu zvaigznājs; To var uzskatīt par pirmo pašreizējā Lielā Kraukļa zvaigznāja un, iespējams, topošā Lielā kraukļa zvaigznāja novērojumu. Kopš tā laika Lielās vārnas zvaigznājs ir regulāri novērots ar teleskopiem un dažādām kosmosa misijām, kas planētu apmeklējušas līdz pat mūsdienām.
GRS attīstības analīze
Pētījumā autori vispirms analizēja tā lieluma attīstību laika gaitā, tā struktūru un abu atmosfēras veidojumu, bijušo PS un GRS, kustības; Lai to izdarītu, viņi izmantoja vēstures avotus, kas datēti ar 17. gadsimta vidu, neilgi pēc teleskopa izgudrošanas.
“Pēc izmēru un kustību mērījumiem mēs secinām, ka ir ļoti maz ticams, ka pašreizējais sarkanais plankums ir J. D. Cassini novērotais PS plankums, iespējams, kaut kad pazuda no 18. gadsimta vidus līdz 19. gadsimtam, un tādā gadījumā mēs varam teikt. ka plankuma Alhambra ilgmūžība tagad ir vismaz 190 gadus veca,” skaidroja UPV/EHU fizikas profesors Agustīns Sančess Lavega, kurš vadīja šo pētījumu. Sarkanais plankums, kas 1879. gadā mēroja 39 000 km uz garākās ass, šodien ir samazinājies līdz aptuveni 14 000 km un tajā pašā laikā kļūst arvien noapaļotāks.
Jaunākie rezultāti un simulācijas pētījumi
Turklāt kopš 1970. gadiem vairākas kosmosa misijas ir rūpīgi pētījušas šo atmosfēras parādību. Pavisam nesen Sančess Lavega paskaidroja, ka “dažādi instrumenti Juno misijā orbītā ap Jupiteru ir parādījuši, ka Zemes atmosfēra ir sekla un plāna, salīdzinot ar tās horizontālajiem izmēriem, aptuveni 500 kilometrus vertikāli.”
Lai noskaidrotu, kā izveidojās šis milzīgais virpulis, UPV/EHU un UPC komandas veica skaitliskas simulācijas Spānijas superdatoros, piemēram, BSC MareNostrum IV, kas ir daļa no Spānijas superskaitļošanas tīkla (RES), izmantojot divus papildinošus plānu virpuļu uzvedības modeļus. Jupitera atmosfēra. Uz milzu planētas dominē spēcīgas vēja straumes, kas plūst pa platuma grādiem, mainoties to virzienā ar platuma grādiem. Uz ziemeļiem no GRS vēji pūš rietumu virzienā ar ātrumu 180 km/h, savukārt uz dienvidiem pretējā virzienā, austrumu virzienā, ar ātrumu 150 km/h. Tas rada milzīgu vēja ātruma nobīdi ziemeļu-dienvidu virzienā, kas ir galvenais elements, kas ļauj virpulim tajā augt.
Pētījumā tika izpētīti dažādi mehānismi, lai izskaidrotu GRS ģenēzi, tostarp milzu supervētras izvirdumu, kas ir līdzīga tiem, kas reti tiek novēroti uz dvīņu planētām. SaturnsVai arī vairāku mazāku virpuļu saplūšana, ko rada vēja bīde. Rezultāti liecina, ka, lai gan abos gadījumos veidojas anticiklons, tas pēc formas un dinamiskajiem raksturlielumiem atšķiras no mūsdienu GRS. “Mēs arī uzskatām, ka, ja notikusi kāda no šīm neparastajām parādībām, astronomi noteikti ir novērojuši to vai tās sekas atmosfērā un ziņojuši par to tajā laikā,” sacīja Sančess Lavega.
Skaitliskā simulācija un nākotnes pētījumi
Trešajā skaitlisko eksperimentu komplektā pētnieku grupa pētīja, kā šis sarkanais plankums rodas no zināmas nestabilitātes vējā, kas, domājams, spēj radīt taisnstūrveida šūnu, kas to aptver un notver. Šī šūna kalpotu kā topoša sarkana makula, kuras turpmākā kontrakcija radītu strauji rotējošu kompaktu sarkano makulu, kas novērota 19. gadsimta beigās. Lielu taisnstūrveida šūnu veidošanās jau ir novērota citu galveno Jupitera virpuļu ģenēzē.
“Mūsu simulācijās superdatori ļāva mums atklāt, ka garās šūnas ir stabilas, kad tās riņķo ap GRS ar Jupitera vēju ātrumu, kā tas būtu sagaidāms, kad tās veidojas šīs nestabilitātes dēļ,” sacīja Enrike Garsija Melendo, pētnieks. Pitsburgas Universitātes Fizikas nodaļa. Izmantojot divus dažādu veidu skaitliskos modeļus, vienu UPV/EHU un otru Pitsburgas Universitātē, pētnieki secināja, ka, ja primārā GRS rotācijas ātrums būtu mazāks par apkārtējā vēja ātrumu, primārais GRS sadalītos, padarot nav iespējama stabila virpuļa veidošanās. Ja tas ir pārāk augsts, sākotnējās GRS īpašības atšķiras no pašreizējās GRS īpašībām.
Turpmāko pētījumu mērķis būs mēģināt reproducēt Saules atmosfēras saraušanos laika gaitā, lai atklātu fiziskos mehānismus, kas ir pamatā tās ilgtspējībai laika gaitā. Tajā pašā laikā tā mēģinās prognozēt, vai heliosfēra sadalīsies un izzudīs, kad tā sasniegs izmēra ierobežojumu, kā tas notika ar Cassini heliosfēru, vai arī tā stabilizēsies pie izmēra ierobežojuma, kas var saglabāties vēl daudzus gadus.
Atsauce: “Jupitera lielā sarkanā plankuma izcelsme”, autori Agustīns Sančess-La Vega, Enrike Garsija-Melendo, Džons Lejareta, Arnau Miro, Manels Soria un Kevins Ārenss-Velaskess, 2024. gada 16. jūnijs, Ģeofizisko pētījumu vēstules.
DOI: 10.1029/2024GL108993
