Новые исследования показывают, что поразительно разные погодные условия на полюсах Юпитера и Сатурна – один доминирует массивный гексагон, другой – центральный вихрь, окруженный восемью меньшими штормами – могут быть напрямую связаны с составом их внутренних слоев. Этот прорыв предлагает новый способ косвенного изучения глубоких слоев этих газовых гигантов, которые в противном случае недоступны для прямого наблюдения.
Полярная Загадка
На протяжении десятилетий астрономы размышляли над тем, почему Юпитер и Сатурн, несмотря на схожие размеры и химический состав, демонстрируют такие контрастные полярные погодные условия. Северный полюс Юпитера характеризуется центральным вихрем, окруженным восемью меньшими, вращающимися штормами, каждый из которых примерно вдвое меньше Земли по ширине. В отличие от этого, на северном полюсе Сатурна находится единственный, колоссальный гексагональный водоворот, простирающийся на ошеломляющие 29 000 километров.
Эта разница оставалась необъясненной, поскольку обе планеты в основном состоят из водорода и гелия. Теперь, моделирование, проведенное исследователями из MIT, предполагает, что ответ кроется в «твердости» газа в основании их полярных вихрей.
Моделирование Поведения Вихрей
Команда провела сложные симуляции, изменяя такие факторы, как размер планеты, скорость вращения, внутреннее тепло и плотность газа в основании вихря. Они обнаружили, что более мягкая и легкая газовая основа способствует формированию множественных вихрей, как видно на Юпитере, в то время как более твердая и плотная основа благоприятствует одному доминирующему вихрю – что отражает гексагональный шторм Сатурна.
«Наше исследование показывает, что внутренние свойства и мягкость основания вихря влияют на поверхностные потоки жидкости, – объясняет Ванъин Кан, член исследовательской группы. – Связь между поверхностными погодными явлениями и планетарными интерьерами ранее не была установлена».
Последствия для Планетарного Состава
Результаты позволяют предположить, что Сатурн может иметь более твердой и слоистой внутреннюю структуру, чем Юпитер. Это может быть связано с более высокой концентрацией более тяжелых элементов, таких как металлы или конденсированные материалы, внутри Сатурна, что увеличило бы плотность его нижних слоев атмосферы. Юпитер, напротив, кажется, состоит из более мягких и легких газов.
Это открытие имеет большое значение, поскольку оно предоставляет косвенный метод для исследования интерьеров газовых гигантов. Прямое изучение глубин этих планет невозможно с использованием современных технологий, что делает эту связь между поверхностными явлениями и внутренней структурой неоценимой. Исследование, принятое для публикации в Proceedings of the National Academy of Sciences, основано на данных, полученных в ходе миссий NASA Juno и Cassini, которые предоставили подробные изображения полярных штормов Юпитера и Сатурна за последние два десятилетия.
Понимание внутренней структуры газовых гигантов имеет решающее значение не только для планетарной науки, но и для усовершенствования моделей формирования и эволюции планет. Раскрывая фундаментальную связь между поверхностными погодными условиями и глубоко залегающим составом, это исследование открывает новые возможности для разгадывания тайн этих колоссальных миров.
