Bildkredit: NASA
När Voyager-rymdskeppet tippade förbi Saturnus 1980/81 klockade de de ekvatorialvindarna på de ringade planeterna vid 1700 km / h. Även om ekvatorialvindarna har avtagit, rör sig fortfarande samma jets längre bort från ekvatorn med samma hastighet. Detta har fått astronomerna att tro att avmattningen har något att göra med säsongsbytet på Saturnus.
Saturnus, en av de blåsigaste planeterna, har nyligen haft en oväntad och dramatisk förändring i vädret: dess ekvatoriala vindar har sjunkit från en snabb 1700 km / h under Voyager-rymdfarkostens flybys 1980-81 till en blygsam 990 km / h från 1996 till 2002. Denna avmattning i vinden har upptäckts av ett spansk-amerikansk forskargrupp, inklusive Richard French från Wellesley College i Massachusetts, som rapporterar om sina resultat i tidningen Nature, den 5 juni. (5 juni 2003, vol. 423, s. 623-625)
Med hjälp av Hubble Space Telescope (HST) -bilder av den ringade jätteplaneten, forskarna (A. Sanchez-Lavega, S. Perez-Hoyos, JF Rojas och R. Hueso från Universidad Pais Vasco i Bilbao, Spanien och franska från Wellesley College ), mätte rörelserna med molnfunktioner och stormsystem på den ringade jätteplaneten.
"Ett av de största mysterierna i atmosfärvetenskapen är varför jätteplaneterna Jupiter och Saturnus - enorma sfärer som huvudsakligen består av väte och helium - har ett växlande mönster av öst-västvindar, som varierar i riktning med latitud," förklarar French. ”Till skillnad från vindar på markplaneter som Jorden, som främst drivs av solljus, har vindar på jätteplaneterna en extra energikälla i värmen som rymmer från deras djupa inre. Även om styrkan i denna inre värme bara är en bråkdel av solljuset på jorden, är de jätte planeternas vindar tio gånger intensivare än markvinden. ”
Dessa inre energikällors roll för att upprätthålla dessa starka vindar i jätteplaneter och förstå varför den maximala hastigheten uppnås vid ekvatorn utgör stora utmaningar för teorier om atmosfärisk rörelse i planeter och stjärnor.
Det finns för närvarande två helt olika förklaringar till systemet med jetflygplan på jätteplaneter. På ett extremt sätt tros vindarna sträcka sig mycket djupt in i planetens inre och tappa på värmen som frigörs från planeten för att driva deras rörelser. I det andra extrema modelleras den atmosfäriska cirkulationen som på de jordiska planeterna, drivna av solvärmen avsatt i ett grunt övre atmosfärskikt. Båda förklaringarna har viktiga nackdelar och varken kan redogöra för de starka ekvatorialvindarna.
Ett sätt att testa dessa modeller är att analysera vindarnas långsiktiga beteende genom att mäta deras känslighet för förändringar i mängden solljus på grund av säsongseffekter eller påverkan. Tidigare studier visade att Jupiters vindar är ganska stabila och inte känsliga för säsongsförändringar, men lite var känt om Saturnus, vars dämpade molnfunktioner är mycket svårare att mäta.
Med hjälp av den högupplösta kapaciteten för det breda fältplanetskamera ombord på HST har det spansk-amerikanska teamet kunnat spåra tillräckligt med molnelement i Saturn för att mäta vindhastigheten över ett brett spektrum av breddgrader. Ekvatorialvindarna mätt under 1996-2001 är bara hälften så starka som konstaterades 1980-81, då Voyager-rymdskeppet besökte planeten. Däremot har de blåsiga strålarna långt från ekvatorn förblivit stabila och visar en stark hemisfärisk symmetri som inte finns i Jupiter.
Saturnus vinders olika beteende kan ha en enkel förklaring, konstaterar forskarna. Den långa säsongsmässiga cykeln i Saturns atmosfär (ett Saturnusår är cirka trettio markår) och ekvatorialskuggan av planets gigantiska ringar kan förklara den plötsliga avmattningen i ekvatorvindarna. I stället för att vara bunden till Saturnas djupa inre, främst drivet av inre värme, kan ekvatorvindarna delvis vara ett ytorom, som påverkas också av säsongsvariationer i solljus. I själva verket har Saturnus ekvatorialregion varit platsen för jätte stormsystem, såsom de som sågs 1990 och 1994. Dessa stormar kan ha orsakat starka dynamiska förändringar, kanske resulterat i den observerade försvagningen av ekvatorvindarna.
En annan möjlighet är att vindarna som mäts av teamet är i högre höjder där vindarna troligen kommer att minska i hastighet. I Nature-artikeln konstaterar teamet att Saturnus icke-ekvatoriala vindar har förblivit oförändrade under denna period, som liknar Jupiter i detta avseende, vilket antyder att dessa vindar kan vara mer djupt rotade.
Nya HST-observationer från det spansk-amerikanska teamet planeras för slutet av detta år. De nya uppgifterna och den högupplösta avbildningen som kan erhållas av NASA-ESA Cassini-omloppsuppdraget som förväntas komma till Saturnus i mitten av 2004 kommer att göra det möjligt för dem och andra forskare att lära sig om det nuvarande vindmönstret kommer att bestå eller kommer att förändras under kursen av Saturnus säsongscykel. I båda fallen, konstaterar franska, "dessa resultat kommer att vara viktiga tester för vår teoretiska förståelse av vindar på jätteplaneterna."
Ursprunglig källa: Wellesley College News Release
