Нове дослідження показує, що разюче різні погодні умови на полюсах Юпітера і Сатурна — на одному домінує масивний шестикутник, на іншому — центральний вихор, оточений вісьмома меншими штормами — можуть бути безпосередньо пов’язані зі складом їхніх внутрішніх шарів. Цей прорив пропонує новий спосіб опосередкованого вивчення глибинних шарів цих газових гігантів, які інакше недоступні для прямого спостереження.
Полярна таємниця
Десятиліттями астрономи міркували над тим, чому Юпітер і Сатурн, незважаючи на подібні розміри та хімічний склад, демонструють такі контрастні полярні погодні умови. Північний полюс Юпітера характеризується центральним вихором, оточеним вісьмома меншими штормами, що обертаються, кожна приблизно в половину ширини Землі. Навпаки, на північному полюсі Сатурна є єдиний колосальний шестикутний вихор, який простягається на приголомшливі 29 000 кілометрів.
Ця різниця залишилася непоясненою, оскільки обидві планети в основному складаються з водню та гелію. Тепер, моделювання дослідників Массачусетського технологічного інституту припускає, що відповідь полягає в «твердості» газу в основі їхніх полярних вихорів.
Моделювання поведінки вихору
Команда провела комплексне моделювання, змінюючи такі фактори, як розмір планети, швидкість обертання, внутрішнє тепло та щільність газу в основі вихору. Вони виявили, що більш м’який і легший газоподібний субстрат сприяє утворенню кількох вихорів, як це видно на Юпітері, тоді як більш твердий і щільний субстрат сприяє єдиному домінуючому вихору, що відображає гексагональний шторм Сатурна.
«Наше дослідження показує, що внутрішні властивості та м’якість основи вихру впливають на поверхневі потоки рідини», — пояснює Ван’їн Кан, член дослідницької групи. «Раніше не було встановлено зв’язку між погодними умовами на поверхні планети і внутрішньою частиною планети».
Наслідки для планетарного складу
Результати свідчать про те, що Сатурн може мати більш тверду та шарувату внутрішню структуру, ніж Юпітер. Це може бути пов’язано з більш високою концентрацією важких елементів, таких як метали або конденсовані матеріали всередині Сатурна, що збільшить щільність його нижньої атмосфери. З іншого боку, Юпітер, здається, складається з більш м’яких і легших газів.
Це відкриття є значущим, оскільки воно забезпечує непрямий метод вивчення надр газових гігантів. Пряме дослідження глибин цих планет неможливо за допомогою сучасних технологій, що робить цей зв’язок між поверхневими явищами та внутрішньою структурою безцінним. Дослідження, прийняте до публікації в Proceedings of the National Academy of Sciences, базується на даних, отриманих від місій NASA Juno і Cassini, які дали детальні зображення полярних штормів на Юпітері та Сатурні за останні два десятиліття.
Розуміння внутрішньої структури газових гігантів має вирішальне значення не тільки для науки про планети, але й для вдосконалення моделей формування та еволюції планет. Виявляючи фундаментальний зв’язок між поверхневими погодними умовами та глибинним складом, це дослідження відкриває нові можливості для розгадки таємниць цих колосальних світів.
