Στον περιστρεφόμενο θόλο της ατμόσφαιρας του Δία, τα μπαλώματα χωρίς σύννεφα είναι τόσο εξαιρετικά που τα μεγάλα παίρνουν το ειδικό όνομα "hot spot". Ακριβώς πώς σχηματίζονται αυτές οι εκκαθαρίσεις και γιατί βρίσκονται μόνο κοντά στον ισημερινό του πλανήτη υπήρξαν εδώ και καιρό μυστήρια. Τώρα, χρησιμοποιώντας εικόνες από το διαστημικό σκάφος Cassini της NASA, οι επιστήμονες έχουν βρει νέα στοιχεία ότι καυτά σημεία στην ατμόσφαιρα του Δία δημιουργούνται από ένα κύμα Rossby, ένα μοτίβο που φαίνεται επίσης στην ατμόσφαιρα της Γης και στους ωκεανούς. Η ομάδα βρήκε το κύμα υπεύθυνο για τα καυτά σημεία να γλιστρά πάνω-κάτω μέσα από τα στρώματα της ατμόσφαιρας σαν ένα άλογο καρουσέλ σε έναν εύθυμο γύρο.
«Είναι η πρώτη φορά που κάποιος παρακολούθησε στενά το σχήμα πολλαπλών καυτών σημείων για μια χρονική περίοδο, ο οποίος είναι ο καλύτερος τρόπος για να εκτιμήσουμε τη δυναμική φύση αυτών των χαρακτηριστικών», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, David Choi, μεταδιδακτορικός συνεργάτης της NASA. εργάζεται στο Goddard Space Flight Center της NASA στο Greenbelt, MD. Η εφημερίδα δημοσιεύεται στο τεύχος Απριλίου του περιοδικού Icarus.
Ο Τσόι και οι συνάδελφοί του έκαναν ταινίες με πάροδο του χρόνου από εκατοντάδες παρατηρήσεις που έκανε η Κασίνι κατά τη διάρκεια της πτήσης του Δία στα τέλη του 2000, όταν το διαστημικό σκάφος έκανε την πλησιέστερη προσέγγισή του στον πλανήτη. Οι ταινίες μεγεθύνονται σε μια γραμμή καυτών σημείων μεταξύ μιας από τις σκοτεινές ζώνες του Δία και των φωτεινών λευκών ζωνών, περίπου 7 μοίρες βόρεια του ισημερινού. Καλύπτοντας περίπου δύο μήνες (σε χρόνο Γης), η μελέτη εξετάζει τις καθημερινές και εβδομαδιαίες αλλαγές στα μεγέθη και τα σχήματα των καυτών σημείων, καθένα από τα οποία καλύπτει κατά μέσο όρο περισσότερη περιοχή από τη Βόρεια Αμερική.
Πολλά από αυτά που γνωρίζουν οι επιστήμονες για τα καυτά σημεία προήλθαν από την αποστολή Galileo της NASA, η οποία κυκλοφόρησε έναν ατμοσφαιρικό ανιχνευτή που κατέβηκε σε ένα καυτό σημείο το 1995. Αυτή ήταν η πρώτη, και μέχρι στιγμής μόνο, επιτόπια έρευνα για την ατμόσφαιρα του Δία.
«Τα δεδομένα του καθετήρα Galileo και μια χούφτα εικόνων σε τροχιά υπονοούσαν τους περίπλοκους ανέμους που περιστρέφονται γύρω από αυτά τα καυτά σημεία και έθεσαν ερωτήματα σχετικά με το κατά πόσον ήταν ουσιαστικά κύματα, κυκλώνες ή κάτι ενδιάμεσο», δήλωσε ο Ashwin Vasavada, συν-συγγραφέας του χαρτιού που εδρεύει στο εργαστήριο Jet Propulsion της NASA στην Πασαντένα της Καλιφόρνια και ήταν μέλος της ομάδας απεικόνισης Cassini κατά τη διάρκεια του flyby του Δία. "Οι φανταστικές ταινίες του Cassini δείχνουν τώρα ολόκληρο τον κύκλο ζωής και την εξέλιξη των καυτών σημείων με μεγάλη λεπτομέρεια."
Επειδή τα καυτά σημεία είναι διαλείμματα στα σύννεφα, παρέχουν παράθυρα σε ένα συνήθως αόρατο στρώμα της ατμόσφαιρας του Δία, πιθανότατα μέχρι το επίπεδο όπου μπορούν να σχηματιστούν σύννεφα νερού. Στις εικόνες, τα καυτά σημεία φαίνονται σκιώδη, αλλά επειδή τα βαθύτερα στρώματα είναι θερμότερα, τα καυτά σημεία είναι πολύ φωτεινά στα υπέρυθρα μήκη κύματος όπου γίνεται αισθητή η θερμότητα. στην πραγματικότητα, έτσι πήραν το όνομά τους.
Μια υπόθεση είναι ότι τα καυτά σημεία εμφανίζονται όταν μεγάλα ρεύματα αέρα βυθίζονται στην ατμόσφαιρα και θερμαίνονται ή στεγνώνουν κατά τη διαδικασία. Αλλά η εκπληκτική κανονικότητα των καυτών σημείων οδήγησε ορισμένους ερευνητές να υποψιάζονται ότι υπάρχει ένα ατμοσφαιρικό κύμα. Συνήθως, οκτώ έως 10 καυτά σημεία ευθυγραμμίζονται, περίπου ομοιόμορφα σε απόσταση, με πυκνά λευκά σύννεφα στο μεταξύ. Αυτό το μοτίβο θα μπορούσε να εξηγηθεί από ένα κύμα που ωθεί τον κρύο αέρα προς τα κάτω, διαλύοντας τυχόν σύννεφα και στη συνέχεια μεταφέρει ζεστό αέρα, προκαλώντας το βαρύ κάλυμμα σύννεφων που φαίνεται στα λοφία. Η μοντελοποίηση υπολογιστών έχει ενισχύσει αυτή τη λογική.
Από τις ταινίες Cassini, οι ερευνητές χαρτογράφησαν τους ανέμους μέσα και γύρω από κάθε θερμό σημείο και λοφία, και εξέτασαν τις αλληλεπιδράσεις με τις δίνη που περνούν, εκτός από τα αέρια, ή τις σπειροειδείς στροφές, που συγχωνεύονται με τα καυτά σημεία. Για να διαχωρίσουν αυτές τις κινήσεις από το ρεύμα jet στο οποίο βρίσκονται τα καυτά σημεία, οι επιστήμονες παρακολούθησαν επίσης τις κινήσεις των μικρών σύννεφων «σκούτερ», παρόμοια με τα σύννεφα cirrus στη Γη. Αυτό παρείχε την πρώτη άμεση μέτρηση της πραγματικής ταχύτητας ανέμου του ρεύματος πτήσης, η οποία είχε ρολόι περίπου 300 έως 450 mph (500 έως 720 χιλιόμετρα την ώρα) - πολύ πιο γρήγορα από ό, τι πίστευε προηγουμένως. Τα καυτά σημεία περνούν με πιο χαλαρό ρυθμό περίπου 225 mph (362 χιλιόμετρα ανά ώρα).
Με πειράγματα αυτών των μεμονωμένων κινήσεων, οι ερευνητές είδαν ότι οι κινήσεις των καυτών σημείων ταιριάζουν με το μοτίβο ενός κύματος Rossby στην ατμόσφαιρα. Στη Γη, τα κύματα του Rossby διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στον καιρό. Για παράδειγμα, όταν μια έκρηξη ψυχρού αέρα της Αρκτικής βυθίζεται ξαφνικά και παγώνει τις καλλιέργειες της Φλόριντα, ένα κύμα Rossby αλληλεπιδρά με το ρεύμα πολικού αεριωθούμενου και το στέλνει από την τυπική του πορεία. Το κύμα ταξιδεύει γύρω από τον πλανήτη μας αλλά περιοδικά περιφέρεται βόρεια και νότια καθώς πηγαίνει.
Το κύμα που είναι υπεύθυνο για τα καυτά σημεία περιβάλλει επίσης τον πλανήτη δυτικά προς ανατολικά, αλλά αντί να περιπλανιέται βόρεια και νότια, γλιστράει πάνω και κάτω στην ατμόσφαιρα. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι αυτό το κύμα μπορεί να ανέβει και να πέσει 15 έως 30 μίλια (24 έως 50 χιλιόμετρα) σε υψόμετρο.
Τα νέα ευρήματα θα βοηθήσουν τους ερευνητές να κατανοήσουν πόσο καλά οι παρατηρήσεις που επέστρεψε ο καθετήρας Galileo επεκτείνονται στην υπόλοιπη ατμόσφαιρα του Δία. «Και αυτό είναι ένα ακόμη βήμα για να απαντήσουμε σε περισσότερες από τις ερωτήσεις που εξακολουθούν να περιβάλλουν καυτά σημεία στον Δία», δήλωσε ο Τσόι.
