Jupiter. Bildkredit: NASA / JPL Klicka för förstoring
Turbulens som drivs av solljus och åska stormaktivitet kan förklara de många öst-väst jetströmmarna på Jupiter och Saturn och till och med producera starka vindar som sträcker sig hundratals eller tusentals kilometer in i det inre, långt under höjderna där jetplanerna drivs.
Forskare har försökt att förstå mekanismerna som bildar jetströmmarna och kontrollerar deras struktur sedan de första högupplösta bilderna av Jupiter återlämnades av rymdskeppet Pioneer och Voyager på 1970-talet.
På jorden utgör jetströmmarna - smala luftströmmar som strömmar från väst till öst i medelhöjderna - en viktig del av vår planet globala cirkulation, och de kontrollerar mycket av det storskaliga vädret som upplevs av USA och andra länder utanför tropikerna. Liknande öst-väst jetströmmar dominerar cirkulationen av jätteplaneterna Jupiter, Saturn, Uranus och Neptun, och når upp till 400 mil per timme på Jupiter och nästan 900 miles per timme på Saturn och Neptun. Frågan om vad som orsakar dessa jetströmmar och hur djupt de sträcker sig in i de jätteplaneterna är fortfarande några av de viktigaste olösta problemen i studiet av planetariska atmosfärer.
Adam Showman och Yuan Lian från University of Arizona i Tucson och Peter Gierasch från Cornell University i Ithaca, New York, förklarade hur molnlagers turbulens kan driva djupa jetflyg vid det 37: e årsmötet i Division of Planetetary Sciences of the American Astronomical Society , som hålls i Cambridge, England.
Lian, Showman och Gierasch utförde datorsimuleringar som visar att horisontella temperaturkontraster - genererade av solljus eller skillnader i åskväderaktivitet - kan producera flera jetströmmar som tränger in djupt in i en jätteplanets inre. I simuleringarna inducerar temperaturkontrasterna djupt penetrerande cirkulationsceller som i sin tur driver djupstrålarna. Studien, som använder en avancerad tredimensionell datormodell, är bland de första som möjliggör en bedömning av hur jets som bildats nära toppen av atmosfären interagerar med interiören.
De flesta planetforskare har antagit att jets som pumpas nära toppen av atmosfären kommer att förbli begränsad till dessa grunt lager, och vi har visat att detta inte är ett giltigt antagande, ”sa Showman.
NASA: s Galileo Probe, som fallskärmde genom Jupiters atmosfär 1995, var delvis avsedd att hjälpa till att svara på frågan om hur djupa jetströmmar sträcker sig. Sonden hittade starka vindar som sträckte sig minst 150 kilometer (nästan 100 mil) under molnen. Planetforskare har i stor utsträckning tolkat denna mätning som bevis på att strålarna drivs från djupt inuti Jupiters inre. Den nya studien utmanar denna tolkning.
"Vi vet fortfarande inte om strålarna på de jätteplaneterna drivs uppifrån eller in i det djupa inre," sade Showman. "Men vår studie visar att de djupa vindarna som mäts med Galileo-sonden lika lätt kan bero på grunda molnskiktsturbulenser som från turbulens djupt inuti Jupiters inre."
"Detta resultat motsäger ett långvarigt antagande från många planetforskare."
Den nya studien visar också att under realistiska förhållanden kan turbulensen inte bara producera många jetströmmar utan ett starkt österutströmning vid ekvatorn, som observerats på Jupiter och Saturn. Sådana flöden är notoriskt svåra att producera i atmosfäriska modeller, konstaterade Showman.
Originalkälla: NASA Astrobiology
