ΖεύςΗ Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα είναι μια γιγάντια δίνη που υπάρχει εδώ και τουλάχιστον 190 χρόνια. Πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι είναι διαφορετικό από ένα σημείο που παρατηρήθηκε προηγουμένως και οι προσομοιώσεις διερευνούν πώς οι άνεμοι του Δία μπορεί να το διαμόρφωσαν. Η Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα συρρικνώνεται και η μελλοντική έρευνα θα επικεντρωθεί στη βιωσιμότητα και την πιθανή διάσπασή της στο μέλλον.
Η Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα στον Δία ξεχωρίζει ως ένα από τα πιο αναγνωρίσιμα χαρακτηριστικά του ηλιακού συστήματος. Αυτή η τεράστια ατμοσφαιρική δομή, η οποία αυτή τη στιγμή εκτείνεται σε διάμετρο ίση με αυτή της Γης, είναι εύκολα αναγνωρίσιμη λόγω του εντυπωσιακού κοκκινωπού χρώματός της, που έρχεται σε έντονη αντίθεση με τα χλωμά σύννεφα του Δία. Ακόμη και μικρά τηλεσκόπια μπορούν να αποτυπώσουν την χαρακτηριστική του εμφάνιση. Η Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα είναι μια γιγάντια αντικυκλωνική δίνη, με ανέμους που φτάνουν τα 450 km/h κατά μήκος των εξωτερικών άκρων της. Κατέχει τον τίτλο της μεγαλύτερης και μακροβιότερης δίνης στην ατμόσφαιρα οποιουδήποτε πλανήτη στο ηλιακό μας σύστημα. Ωστόσο, η ακριβής ηλικία της Μεγάλης Ερυθράς Κηλίδας εξακολουθεί να είναι θέμα συζήτησης και οι διαδικασίες πίσω από τον σχηματισμό της παραμένουν ένα μυστήριο.
Οι εικασίες για την προέλευση του GRS πηγαίνουν πίσω στις πρώτες τηλεσκοπικές παρατηρήσεις που έγιναν από τον αστρονόμο Giovanni Domenico Cassiniο οποίος το 1665 ανακάλυψε ένα σκούρο οβάλ στο ίδιο γεωγραφικό πλάτος με το GRS και το ονόμασε Μόνιμη Κηλίδα (PS), όπου παρατηρήθηκε από τον ίδιο και άλλους αστρονόμους μέχρι το 1713.
Στη συνέχεια χάθηκε για 118 χρόνια και έγινε αντιληπτό μόλις το 1831 και μετά από τον S. Schwabe πάλι, μια εμφανής δομή, περίπου οβάλ σχήμα και στο ίδιο γεωγραφικό πλάτος με τον μεγάλο αστερισμό των Corvids. Αυτή μπορεί να θεωρηθεί η πρώτη παρατήρηση του σημερινού αστερισμού του Μεγάλου Κορακιού, και ίσως ενός αναδυόμενου αστερισμού του Μεγάλου Κορακιού. Από τότε, ο αστερισμός του Greater Crow παρατηρείται τακτικά με τηλεσκόπια και από διάφορες διαστημικές αποστολές που έχουν επισκεφθεί τον πλανήτη μέχρι σήμερα.
Ανάλυση της ανάπτυξης του GRS
Στη μελέτη, οι συγγραφείς αναλύουν πρώτα την εξέλιξη με την πάροδο του χρόνου του μεγέθους, της δομής και των κινήσεων και των δύο ατμοσφαιρικών σχηματισμών, του πρώην PS και του GRS. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποίησαν ιστορικές πηγές που χρονολογούνται από τα μέσα του 17ου αιώνα, λίγο μετά την εφεύρεση του τηλεσκοπίου.
«Από μετρήσεις μεγεθών και κινήσεων, συμπεραίνουμε ότι είναι εξαιρετικά απίθανο η σημερινή κόκκινη κηλίδα να είναι η κηλίδα PS που παρατηρήθηκε από τον J. D. Cassini Η κηλίδα PS πιθανώς εξαφανίστηκε κάποια στιγμή μεταξύ των μέσων του 18ου και του 19ου αιώνα, οπότε μπορούμε να πούμε. ότι η μακροζωία του σημείου Αλάμπρα είναι τώρα τουλάχιστον 190 ετών», εξήγησε ο Agustín Sánchez La Vega, καθηγητής φυσικής στο UPV/EHU που ηγήθηκε αυτής της έρευνας. Η Κόκκινη Κηλίδα, η οποία το 1879 μέτρησε 39.000 km στον μεγαλύτερο άξονά της, συρρικνώνεται στα 14.000 km περίπου σήμερα και ταυτόχρονα γίνεται πιο στρογγυλεμένη.
Πρόσφατα αποτελέσματα και μελέτες προσομοίωσης
Επιπλέον, από τη δεκαετία του 1970, αρκετές διαστημικές αποστολές έχουν μελετήσει προσεκτικά αυτό το ατμοσφαιρικό φαινόμενο. Πιο πρόσφατα, ο Sánchez La Vega εξήγησε ότι «διάφορα όργανα στην αποστολή Juno σε τροχιά γύρω από τον Δία έδειξαν ότι η ατμόσφαιρα της Γης είναι ρηχή και λεπτή σε σύγκριση με τις οριζόντιες διαστάσεις της, περίπου 500 χιλιόμετρα κατακόρυφα».
Για να μάθουν πώς σχηματίστηκε αυτή η τεράστια δίνη, οι ομάδες UPV/EHU και UPC πραγματοποίησαν αριθμητικές προσομοιώσεις σε ισπανικούς υπερυπολογιστές, όπως ο MareNostrum IV της BSC, μέρος του Ισπανικού Δικτύου Υπερυπολογιστών (RES), χρησιμοποιώντας δύο συμπληρωματικά μοντέλα της συμπεριφοράς των λεπτών δίνων σε Η ατμόσφαιρα του Δία. Ο γιγάντιος πλανήτης κυριαρχείται από ισχυρά ρεύματα ανέμου που ρέουν κατά μήκος των γεωγραφικών πλάτη, εναλλάσσοντας την κατεύθυνσή τους με το γεωγραφικό πλάτος. Στα βόρεια του GRS, οι άνεμοι πνέουν δυτικής κατεύθυνσης με ταχύτητα 180 χλμ./ώρα, ενώ στα νότια με αντίθετη κατεύθυνση, με ανατολική κατεύθυνση, με ταχύτητα 150 χλμ./ώρα. Αυτό δημιουργεί τεράστια διάτμηση βορρά-νότου στην ταχύτητα του ανέμου, ένα βασικό στοιχείο που επιτρέπει στη δίνη να αναπτυχθεί μέσα του.
Στην έρευνα, διερευνήθηκε μια σειρά μηχανισμών για να εξηγηθεί η γένεση του GRS, συμπεριλαμβανομένης της έκρηξης μιας γιγάντιας υπερθύελλας, παρόμοιας με εκείνες που σπάνια παρατηρούνται στους δίδυμους πλανήτες. ΚρόνοςΉ η συγχώνευση πολλαπλών μικρότερων στροβίλων που παράγονται από διάτμηση ανέμου. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι αν και σχηματίζεται ένας αντικυκλώνας και στις δύο περιπτώσεις, διαφέρει ως προς το σχήμα και τα δυναμικά χαρακτηριστικά από αυτά στο σημερινό GRS. «Πιστεύουμε επίσης ότι εάν συνέβαινε ένα από αυτά τα ασυνήθιστα φαινόμενα, οι αστρονόμοι πρέπει να το παρατήρησαν ή τις συνέπειές του στην ατμόσφαιρα και να το είχαν αναφέρει εκείνη τη στιγμή», είπε ο Σάντσεθ Λα Βέγκα.
Αριθμητική προσομοίωση και μελλοντική έρευνα
Σε ένα τρίτο σύνολο αριθμητικών πειραμάτων, η ερευνητική ομάδα διερεύνησε τη διαδικασία του πώς αυτό το σημείο προκύπτει από μια γνωστή αστάθεια στον άνεμο, ο οποίος πιστεύεται ότι είναι ικανός να παράγει ένα ορθογώνιο κελί που το τυλίγει και το παγιδεύει. Αυτό το κύτταρο θα χρησίμευε ως εκκολαπτόμενη κόκκινη ωχρά κηλίδα, της οποίας η επακόλουθη συστολή θα προκαλούσε τη συμπαγή κόκκινη ωχρά κηλίδα και την ταχεία εναλλαγή που παρατηρήθηκε στα τέλη του 19ου αιώνα. Ο σχηματισμός μεγάλων ορθογώνιων κυττάρων έχει ήδη παρατηρηθεί στη γένεση άλλων μεγάλων δίνων στον Δία.
«Στις προσομοιώσεις μας, οι υπερυπολογιστές μας επέτρεψαν να ανακαλύψουμε ότι τα μεγάλα κύτταρα είναι σταθερά όταν περιφέρονται γύρω από το GRS με την ταχύτητα των ανέμων του Δία, όπως θα ήταν αναμενόμενο όταν σχηματιστούν λόγω αυτής της αστάθειας», δήλωσε ο Enrique Garcia Melendo, ερευνητής στο Τμήμα Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ. Χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικούς τύπους αριθμητικών μοντέλων, το ένα στο UPV/EHU και το άλλο στο Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ, οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι εάν η ταχύτητα περιστροφής του πρωτεύοντος GRS ήταν μικρότερη από την ταχύτητα του ανέμου περιβάλλοντος, το πρωτεύον GRS θα διαρρηγνυόταν, κάνοντας ο σχηματισμός μιας σταθερής δίνης αδύνατη. Εάν είναι πολύ υψηλό, τα χαρακτηριστικά του αρχικού GRS διαφέρουν από τα χαρακτηριστικά του τρέχοντος GRS.
Η μελλοντική έρευνα θα επιχειρήσει να αναπαράγει τη συστολή της ατμόσφαιρας του Ήλιου με την πάροδο του χρόνου, προκειμένου να ανακαλύψει τους φυσικούς μηχανισμούς που αποτελούν τη βάση της βιωσιμότητάς του με την πάροδο του χρόνου. Ταυτόχρονα, θα προσπαθήσει να προβλέψει εάν η ηλιόσφαιρα θα αποσυντεθεί και θα εξαφανιστεί όταν φτάσει σε ένα όριο μεγέθους, όπως συνέβη με την ηλιόσφαιρα του Cassini, ή αν θα σταθεροποιηθεί σε ένα όριο μεγέθους που μπορεί να παραμείνει για πολλά ακόμη χρόνια.
Αναφορά: «Η προέλευση της Μεγάλης Ερυθράς Κηλίδας του Δία» των Agustín Sánchez La Vega, Enrique García Melendo, John Lejareta, Arnau Miro, Manel Soria και Kevin Ahrens Velasquez, 16 Ιουνίου 2024, Επιστολές Γεωφυσικής Έρευνας.
DOI: 10.1029/2024GL108993