Nieuw onderzoek suggereert dat de opvallend verschillende weerpatronen aan de polen van Jupiter en Saturnus – de ene gedomineerd door een enkele, enorme zeshoek, de andere door een centrale draaikolk omgeven door acht kleinere stormen – rechtstreeks verband kunnen houden met de samenstelling van hun interieur. Deze doorbraak biedt een nieuwe manier om indirect de diepe lagen van deze gasreuzen te bestuderen, die anders ontoegankelijk zijn voor directe observatie.
De polaire puzzel
Al tientallen jaren lang hebben astronomen zich afgevraagd waarom Jupiter en Saturnus, ondanks hun vergelijkbare grootte en chemische samenstelling, zulke contrasterende poolweersomstandigheden vertonen. De noordpool van Jupiter heeft een centrale draaikolk omringd door acht kleinere, wervelende stormen, elk ongeveer de helft van de breedte van de aarde. Daarentegen herbergt de noordpool van Saturnus een enkele, kolossale zeshoekige draaikolk die een verbazingwekkende afstand van 30.000 kilometer beslaat.
De discrepantie is onverklaard gebleven, aangezien beide planeten voornamelijk uit waterstof en helium bestaan. Nu suggereren simulaties uitgevoerd door onderzoekers van het MIT dat het antwoord ligt in de ‘hardheid’ van het gas aan de basis van hun polaire wervels.
Modellering van Vortex-gedrag
Het team voerde complexe simulaties uit, waarbij verschillende factoren betrokken waren, zoals de grootte van de planeten, de rotatiesnelheid, de interne verwarming en de dichtheid van het gas aan de basis van de vortex. Ze ontdekten dat een zachtere, lichtere gasbasis de vorming van meerdere wervels bevordert, zoals die op Jupiter, terwijl een hardere, dichtere basis de voorkeur geeft aan een enkele, dominante vortex – een weerspiegeling van de zeshoekige storm van Saturnus.
“Ons onderzoek laat zien dat de inwendige eigenschappen en de zachtheid van de vortexbodem de vloeistofpatronen aan het oppervlak beïnvloeden”, legt Wanying Kang, lid van het onderzoeksteam, uit. “Dit verband tussen oppervlakteweer en planetaire interieurs is nog niet eerder gelegd.”
Implicaties voor de planetaire samenstelling
De bevindingen suggereren dat Saturnus mogelijk een harder, meer gelaagd interieur heeft dan Jupiter. Dit zou te wijten kunnen zijn aan een hogere concentratie van zwaardere elementen zoals metalen of gecondenseerde materialen in Saturnus, waardoor de dichtheid van de lagere atmosfeer zou toenemen. Jupiter daarentegen lijkt te zijn samengesteld uit zachtere, lichtere gassen.
Dit inzicht is belangrijk omdat het een indirecte methode biedt voor het onderzoeken van de binnenkant van gasreuzen. Het rechtstreeks bestuderen van de diepten van deze planeten is met de huidige technologie onmogelijk, waardoor dit verband tussen oppervlakteverschijnselen en interne structuur van onschatbare waarde is. Het onderzoek, geaccepteerd voor publicatie in Proceedings of the National Academy of Sciences, bouwt voort op gegevens van NASA’s Juno- en Cassini-missies, die gedetailleerde beelden opleverden van de poolstormen op Jupiter en Saturnus van de afgelopen twintig jaar.
Het begrijpen van de interne structuur van gasreuzen is niet alleen van cruciaal belang voor de planetaire wetenschap, maar ook voor het verfijnen van modellen van planeetvorming en evolutie. Door een fundamenteel verband te onthullen tussen oppervlakteweer en diepgewortelde compositie, opent dit onderzoek nieuwe wegen voor het ontrafelen van de mysteries van deze kolossale werelden.
