Πιστωτική εικόνα: NASA / JPL
Εάν ένα Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στο Μπέρκλεϊ, το όραμα του φυσικού για τον Δία είναι σωστό, ο γιγάντιος πλανήτης θα βρίσκεται σε μια σημαντική παγκόσμια αλλαγή θερμοκρασίας την επόμενη δεκαετία καθώς οι περισσότερες από τις μεγάλες στροφές του εξαφανίζονται.
Αλλά οι οπαδοί του Great Red Spot μπορούν να ξεκουραστούν εύκολα Οι πιο διάσημοι στροβίλοι του Δία - οι οποίοι συχνά συγκρίνονται με τους τυφώνες της Γης - θα διατηρηθούν, κυρίως λόγω της θέσης του κοντά στον ισημερινό του πλανήτη, λέει ο Philip Marcus, καθηγητής στο Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών του UC Berkeley.
Χρησιμοποιώντας υδρομασάζ και eddies για σύγκριση, ο Marcus βασίζει την πρόβλεψή του σε προϊστάμενους που έχουν μάθει στην κατώτερη δυναμική του υγρού και στην παρατήρηση ότι πολλές από τις στροφές του Δία κυριολεκτικά εξαφανίζονται σε λεπτό αέρα.
«Προβλέπω ότι λόγω της απώλειας αυτών των ατμοσφαιρικών υδρομασάζ, η μέση θερμοκρασία στον Δία θα αλλάξει έως και 10 βαθμούς Κελσίου, ζεσταίνοντας κοντά στον ισημερινό και πιο δροσερή στους πόλους», λέει ο Marcus. «Αυτή η παγκόσμια μετατόπιση της θερμοκρασίας θα προκαλέσει την ασταθή ροή των αεριωθούμενων ροών και έτσι θα δημιουργήσει νέες στροφές. Είναι ένα γεγονός που ακόμη και οι αστρονόμοι της αυλής θα μπορούν να δουν. "
Σύμφωνα με τον Μάρκους, οι επικείμενες αλλαγές σηματοδοτούν το τέλος του τρέχοντος 70ετούς κλιματικού κύκλου του Δία. Οι εκπληκτικές προβλέψεις του δημοσιεύονται στο τεύχος 22 Απριλίου του περιοδικού Nature.
Η θυελλώδης ατμόσφαιρα του Δία έχει περίπου δώδεκα ροές αεριωθούμενου ρεύματος που ταξιδεύουν σε εναλλασσόμενες κατευθύνσεις ανατολής και δύσης και μπορεί να έχει ταχύτητες ρολογιού μεγαλύτερες από 330 μίλια την ώρα. Όπως στη Γη, οι στροφές στον Δία που περιστρέφονται δεξιόστροφα στο βόρειο ημισφαίριο θεωρούνται αντικυκλώνες, ενώ αυτές που περιστρέφονται αριστερόστροφα είναι κυκλώνες. Το αντίθετο ισχύει στο νότιο ημισφαίριο, όπου οι στροφές δεξιόστροφα είναι κυκλώνες και οι αριστερόστροφοι περιστρεφόμενοι είναι αντίκυκλοι.
Το Μεγάλο Κόκκινο Σημείο, που βρίσκεται στο νότιο ημισφαίριο, κατέχει τον τίτλο ως τον μεγαλύτερο αντικυκλώνα του Δία. που εκτείνεται σε 12.500 μίλια πλάτος, είναι αρκετά μεγάλο για να καταπιεί τη Γη δύο έως τρεις φορές.
Σε αντίθεση με τις κυκλικές καταιγίδες στον Δία, οι καταιγίδες και οι καταιγίδες της Γης σχετίζονται με συστήματα χαμηλής πίεσης και εξαφανίζονται μετά από ημέρες ή εβδομάδες. Το Great Red Spot, σε σύγκριση, είναι ένα σύστημα υψηλής πίεσης που είναι σταθερό για περισσότερα από 300 χρόνια, και δεν δείχνει σημάδια επιβράδυνσης.
Πριν από περίπου 20 χρόνια, ο Marcus ανέπτυξε ένα μοντέλο υπολογιστή που δείχνει πώς το Μεγάλο Κόκκινο Σημείο εμφανίστηκε και υπέμεινε στην χαοτική αναταραχή της ατμόσφαιρας του Δία. Οι προσπάθειές του να εξηγήσει τη δυναμική που τον διέπει και άλλες στροφές στον Δία οδήγησαν στην τρέχουσα προβολή του για την επικείμενη κλιματική αλλαγή του πλανήτη.
Λέει ότι ο τρέχων 70ετής κύκλος ξεκίνησε με το σχηματισμό τριών διακριτών αντικυκλώνων - των Λευκών Οβάλ - που αναπτύχθηκαν νότια του Μεγάλου Κόκκινου Σημείου το 1939. «Η γέννηση των Λευκών Ωοειδών παρατηρήθηκε μέσω τηλεσκοπίων στη Γη», λέει. "Πιστεύω ότι είμαστε σε μια παρόμοια απόλαυση μέσα στα επόμενα 10 χρόνια."
Ο Μάρκους λέει ότι το πρώτο στάδιο του κλιματικού κύκλου περιλαμβάνει το σχηματισμό δρόμων δίνης που εκτείνονται στα δυτικά ρεύματα. Οι αντίκυκλοι σχηματίζονται στη μία πλευρά του δρόμου, ενώ οι κυκλώνες σχηματίζονται από την άλλη πλευρά, χωρίς να περιστρέφονται δύο στροφές στην ίδια κατεύθυνση ακριβώς δίπλα στο άλλο.
Οι περισσότερες στροφές αποσυντίθενται αργά με αναταράξεις. Στο δεύτερο στάδιο του κύκλου, μερικές στροφές γίνονται αρκετά αδύναμες για να παγιδευτούν στις περιστασιακές γούρνες, ή τα κύματα του Rossby, που σχηματίζονται στη ροή του πίδακα. Πολλές περιστροφές μπορούν να πιαστούν στην ίδια κοιλότητα. Όταν το κάνουν, ταξιδεύουν μαζί, και οι αναταραχές μπορούν εύκολα να τους κάνουν να συγχωνευτούν. Όταν οι στροφές είναι αδύναμες, η παγίδευση και η συγχώνευση συνεχίζεται μέχρι να μείνει μόνο ένα ζεύγος σε κάθε δρόμο δίνης.
Η αξιοσημείωτη εξαφάνιση δύο λευκών ωοειδών, ένα το 1997 ή το 1998 και ένα δεύτερο το 2000, επεσήμανε τη συγχώνευση των δινών στο δεύτερο στάδιο και, ως εκ τούτου, σηματοδότησε την «αρχή του τέλους» του τρέχοντος κλιματικού κύκλου του Δία, λέει ο Marcus.
Γιατί η συγκέντρωση των στροφών επηρεάζει την παγκόσμια θερμοκρασία; Ο Marcus λέει ότι η σχετικά ομοιόμορφη θερμοκρασία του Δία - όπου οι θερμοκρασίες στους πόλους είναι σχεδόν οι ίδιες με αυτές στον ισημερινό - οφείλεται στην χαοτική ανάμιξη θερμότητας και ροής αέρα από τις στροφές.
«Αν χτυπήσεις μια ολόκληρη σειρά στροφών, σταματάς όλη την ανάμιξη της θερμότητας σε αυτό το γεωγραφικό πλάτος», λέει ο Μάρκους. "Αυτό δημιουργεί ένα μεγάλο τοίχο και εμποδίζει τη μεταφορά θερμότητας από τον ισημερινό στους πόλους."
Μόλις φύγουν αρκετές στροφές, η ατμόσφαιρα του πλανήτη θα θερμανθεί στον ισημερινό και θα κρυώσει στους πόλους έως και 10 βαθμούς Κελσίου σε κάθε περιοχή, που είναι το τρίτο στάδιο του κλιματικού κύκλου.
Αυτή η αλλαγή θερμοκρασίας αποσταθεροποιεί τις εκτοξευόμενες ροές, οι οποίες θα αντιδρούν καθιστώντας κυματιστές. Τα κύματα απότομα και διαλύονται, όπως κάνουν στην παραλία, αλλά στη συνέχεια ανεβαίνουν σε νέες μεγάλες στροφές στο τέταρτο στάδιο του κύκλου. Στο πέμπτο και τελευταίο στάδιο του κλιματικού κύκλου, οι νέες στροφές μειώνονται στο μέγεθος και εγκατασταθούν στους δρόμους της δίνης για να ξεκινήσουν έναν νέο κύκλο.
Η αποδυνάμωση των στροφών οφείλεται σε αναταράξεις και συμβαίνει σταδιακά με την πάροδο του χρόνου. Χρειάζεται περίπου μισός αιώνας για τις νεοσυσταθείσες στροφές που σταδιακά συρρικνώνονται αρκετά για να παγιδευτούν σε ένα ρεύμα jet jet, λέει ο Marcus.
Ευτυχώς, η εγγύτητα του Great Red Spot στον ισημερινό το σώζει από την καταστροφή. Σε αντίθεση με τις άλλες στροφές του Δία, το Μεγάλο Κόκκινο Σημείο επιβιώνει «τρώγοντας» τα γειτονικά του αντικυκλώνες, λέει ο Μάρκος.
Ο Marcus σημειώνει ότι η θεωρία του για τον κλιματικό κύκλο του Δία βασίζεται στην ύπαρξη περίπου ίσου αριθμού κυκλώνων και αντικυκλώνων στον πλανήτη.
Δεδομένου ότι τα ενδεικτικά σημάδια των στροφών είναι τα σύννεφα που δημιουργούν, ήταν εύκολο να χάσετε την παρουσία μακρόβια κυκλώνων, λέει ο Marcus. Εξηγεί ότι σε αντίθεση με το διακριτό σημείο ενός αντικυκλώνα, οι κυκλώνες δημιουργούν μοτίβα από νηματώδη σύννεφα που είναι λιγότερο σαφώς καθορισμένα.
«Από την άλλη πλευρά, είναι εύκολο να σκεφτεί κανείς ότι ο Δίας κυριαρχείται από αντικυκλώνες επειδή τα περιστρεφόμενα σύννεφα τους εμφανίζονται καθαρά ως τα μάτια του ταύρου», λέει ο Μάρκος.
Στο άρθρο του Nature, ο Marcus παρουσιάζει μια προσομοίωση υπολογιστή που δείχνει ότι το θερμό κέντρο και η ψυχρότερη περίμετρος ενός κυκλώνα δημιουργεί την εμφάνιση των νηματωδών σύννεφων. Αντίθετα, οι αντίκυκλοι έχουν ψυχρά κέντρα και θερμότερες περιμέτρους. Οι κρύσταλλοι πάγου που σχηματίζονται στο κέντρο του αντικυκλώνα διογκώνονται και κινούνται προς τις πλευρές όπου λιώνουν, δημιουργώντας ένα πιο σκούρο στροβιλισμό που περιβάλλει ένα πιο ανοιχτόχρωμο κέντρο.
Ο Μάρκος προσεγγίζει τη μελέτη των πλανητικών ατμοσφαιρών από την ασυνήθιστη άποψη ενός ρευστού δυναμιστή. «Βασίζω τις προβλέψεις μου στους σχετικά απλούς νόμους της δυναμικής δίνης αντί να χρησιμοποιώ ογκώδεις ποσότητες δεδομένων ή σύνθετα ατμοσφαιρικά μοντέλα», λέει ο Marcus.
Ο Marcus λέει ότι το μάθημα του κλίματος του Δία μπορεί να είναι ότι οι μικρές διαταραχές μπορούν να προκαλέσουν παγκόσμιες αλλαγές. Ωστόσο, προειδοποιεί να μην εφαρμόσει το ίδιο μοντέλο στο κλίμα της Γης, το οποίο επηρεάζεται από πολλούς διαφορετικούς παράγοντες, τόσο φυσικούς όσο και ανθρωπογενείς.
«Ωστόσο, είναι σημαντικό να έχουμε διαφορετικά« εργαστήρια »για το κλίμα», λέει ο Marcus. «Μελετώντας άλλους κόσμους μας βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα τον δικό μας, ακόμα κι αν δεν είναι άμεσα ανάλογοι».
Η έρευνα του Marcus υποστηρίζεται από επιχορηγήσεις από το Πρόγραμμα Προέλευσης της NASA, το Εθνικό Επιστημονικό Ίδρυμα Αστρονομίας και Προγράμματα Φυσικής του Πλάσματος και το Εθνικό Εργαστήριο του Los Alamos.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο τύπου UC Berkeley
