Kreditna slika: NASA / JPL
Če je kalifornijska univerza v Berkeleyju fizik videl Jupiter pravilno, bo velikanski planet v naslednjem desetletju doživel velik globalni temperaturni premik, ko bo večina njegovih velikih vrtincev izginila.
Toda ljubitelji Velike rdeče točke se lahko spočijejo. Najpomembnejši Jupitrovi vrtinci - ki jih pogosto primerjajo z orkanov Zemlje - bodo ostali v glavnem zaradi svoje lokacije v bližini ekvatorja planeta, pravi Philip Marcus, profesor na oddelku za strojništvo UC Berkeley.
Z uporabo vrtin in vrtinčenja za primerjavo Marcus svojo napoved utemelji na ravnalih, ki so se jih naučili v mlajši dinamiki tekočin in na opazovanju, da mnogi Jupitrovi vrtinci dobesedno izginjajo v zraku.
"Predvidevam, da se bo zaradi izgube teh atmosferskih vrtin povprečna temperatura na Jupiterju spremenila za kar 10 stopinj Celzija, segrela se bo blizu ekvatorja in hladneje na polovicah," pravi Marcus. "Ta svetovni temperaturni premik bo povzročil nestabilne tokove curkov in s tem sprožil nove vrtince. Dogodki, ki jim bodo lahko pričali tudi dvoriščni astronomi. "
Po Marcusovih besedah skorajšnje spremembe pomenijo konec sedanjega 70-letnega podnebnega cikla Jupitra. Njegova presenetljiva predvidevanja so objavljena v številki revije Nature 22. aprila.
V Jupitrovem nevihtnem vzdušju je ducat približno toliko curkov, ki potujejo v izmeničnih smereh vzhoda in zahoda, ki lahko dosežejo hitrost več kot 330 milj na uro. Tako kot na Zemlji se vrtinci na Jupitru, ki se vrtijo v smeri urinega kazalca na severni polobli, štejejo za anticiklone, tisti, ki se vrtijo v nasprotni smeri urinega kazalca, pa cikloni. Nasprotno velja na južni polobli, kjer so vrtinci v smeri urinega kazalca cikloni, spinnerji v nasprotni smeri urinega kazalca pa anticikloni.
Velika rdeča točka, ki se nahaja na južni polobli, nosi naziv Jupitrovega največjega anticiklona; ki se razteza na 12.500 miljah širine, je dovolj velik, da Zemljo pogoltne dva do trikrat.
Za razliko od ciklonskih neviht na Jupiterju so orkani in nevihte Zemlje povezani s sistemi nizkega tlaka in razpadejo po dneh ali tednih. Velika rdeča točka je v primerjavi z visokotlačnim sistemom, ki je stabilen že več kot 300 let in ne kaže znakov upočasnjevanja.
Pred približno 20 leti je Marcus razvil računalniški model, ki prikazuje, kako je nastala Velika rdeča pega in se prenašala v kaotični burji Jupitrove atmosfere. Njegova prizadevanja za razlago dinamike, ki ga ureja in drugih vrtincev na Jupitru, so privedla do njegove trenutne napovedi skorajšnjih podnebnih sprememb planeta.
Pravi, da se je sedanji 70-letni cikel začel z oblikovanjem treh izrazitih anticiklonov - Belih ovalov -, ki so se razvili južno od Velike rdeče pege leta 1939. "Rojstvo Belih ovalov je bilo videti na teleskopih na Zemlji," pravi. "Verjamem, da bomo v naslednjih 10 letih podobno poslastico."
Marcus pravi, da prva faza podnebnega cikla vključuje oblikovanje vrtinčavih ulic, ki segajo proti zahodnim curkom. Anticikloni tvorijo na eni strani ulice, cikloni pa na drugi strani, pri čemer se dva vrtinca nista vrtela v isti smeri, ki sta neposredno sosednja.
Večina vrtincev počasi razpada s turbulenco. V drugi fazi cikla nekateri vrtinci postanejo dovolj šibki, da se ujamejo v občasna korita ali Rossbyjeve valove, ki se tvorijo v curku curka. V isto korito se lahko ujame več vrtincev. Ko to storijo, potujejo skupaj in turbulenca jih zlahka združi. Ko so vrtinci šibki, se lovljenje in združevanje nadaljuje, dokler na vsaki vrtinčni ulici ne ostane samo en par.
Opaženo izginotje dveh belih ovalov, enega v letu 1997 ali 1998 in drugega leta 2000, je ponazoritev združevanja vrtincev v drugi fazi in je kot tak nakazalo "začetek konca" trenutnega podnebnega cikla Jupiterja, pravi Marcus.
Zakaj bi združitev vrtincev vplivala na globalno temperaturo? Marcus pravi, da je relativno enakomerna temperatura Jupitra - kjer so temperature na polovicah skoraj enake kot na ekvatorju - posledica kaotičnega mešanja toplote in zračnega toka iz vrtincev.
"Če iztrgaš celo vrsto vrtincev, ustaviš vso mešanje toplote na tej zemljepisni širini," pravi Marcus. "To ustvarja velik zid in preprečuje prenos toplote od ekvatorja do polov."
Ko ne bo več vrtincev, se bo atmosfera planeta segrela na ekvatorju in se ohladila na polovicah za kar 10 stopinj Celzija v vsaki regiji, kar je tretja faza podnebnega cikla.
Ta temperaturna sprememba destabilizira curke curkov, ki bodo reagirali tako, da postanejo valoviti. Valovi se stopinjajo in razpadajo, kot se dogajajo na plaži, vendar se nato v četrti fazi cikla zvijajo v nove velike vrtince. V peti in zadnji fazi podnebnega cikla se novi vrtinci zmanjšajo, zato se naselijo na vrtinčne ulice, da začnejo nov cikel.
Slabljenje vrtincev je posledica turbulenc in se postopoma dogaja. Marcus traja približno pol stoletja, da se na novo oblikovani vrtinci postopoma skrčijo, da jih lahko ujamemo v korito curka.
Na srečo ga bližina velikega rdečega mesta rešuje pred uničenjem. Marcus, za razliko od drugih Jupiterjevih vrtincev, Rdeča pega preživi tako, da "poje" svoje sosednje anticiklone, pravi Marcus.
Marcus ugotavlja, da se njegova teorija o Jupitrovem podnebnem ciklu opira na obstoj približno enakega števila ciklonov in anticiklonov na planetu.
Ker so znaki vrtincev oblaki, ki jih ustvarjajo, je bilo težko zamuditi prisotnost dolgo živečih ciklonov, pravi Marcus. Pojasnjuje, da cikloni za razliko od izrazitega mesta anticiklona ustvarjajo vzorce nitastih oblakov, ki so manj jasno opredeljeni.
"Z vidika tega je enostavno pomisliti, da v Jupiterju prevladujejo anticikloni, saj se njihovi vrtoglavi oblaki jasno kažejo kot bikove oči," pravi Marcus.
V prispevku Nature, Marcus predstavlja računalniško simulacijo, ki kaže, da toplo središče in hladnejši obod ciklona ustvarjata videz nitastih oblakov. V nasprotju s tem so anticikloni hladni centri in toplejši obod. Kristali ledu, ki nastanejo v središču anticiklona, nabreknejo in se premaknejo na strani, kjer se stopijo, in ustvarijo temnejši vrtinec, ki obdaja sredino svetlejše barve.
Marcus pristopi k proučevanju planetarnih atmosfer z netradicionalnega vidika fluidnega dinamika. "Svoje napovedi temeljim na razmeroma preprostih zakonih vrtinčne dinamike, namesto da uporabim obsežne količine podatkov ali zapletene atmosferske modele," pravi Marcus.
Marcus pravi, da bi lekcija o Jupitrovi klimi lahko bila, da lahko majhne motnje povzročijo globalne spremembe. Vendar pa opozarja, da ne bi uporabljali istega modela na podnebju Zemlje, na kar vplivajo številni različni dejavniki, naravni in človeški.
"Kljub temu je pomembno imeti različne" laboratorije "za podnebje," pravi Marcus. "Preučevanje drugih svetov nam pomaga bolje razumeti svoje, tudi če niso neposredno podobni."
Marcusove raziskave so podprte z donacijami programa NASA Origins, Nacionalne znanstvene fundacije za astronomijo in fiziko plazme ter Nacionalnega laboratorija v Los Alamosu.
Izvirni vir: UC Berkeley News Release
