Bildekreditt: NASA
Da romskipet Voyager zippet forbi Saturn i 1980/81, klokket de ekvatorialvindene i de ringede planetene i 1700 km / t. Selv om ekvatorialvindene har avtatt, beveger andre jetfly lenger bort fra ekvator fremdeles samme hastighet. Dette har fått astronomene til å tro at den langsomme nedgangen har noe å gjøre med årskiftet på Saturn.
Saturn, en av de vindhøstigste planetene, har nylig hatt en uventet og dramatisk værforandring: dens ekvatoriale vinder har avtatt fra en rask 1700 km / t under Voyager-romfartøyets flybys i 1980-81 til en beskjeden 990 km / t fra 1996 til 2002. Denne nedgangen i vinden er blitt oppdaget av et spansk-amerikansk team av forskere, inkludert Richard French fra Wellesley College i Massachusetts, som rapporterer om sine funn i tidsskriftet Nature, 5. juni. (5. juni 2003, bind 423, s. 623-625)
Ved å bruke Hubble Space Telescope (HST) bilder av den ringede gigantiske planeten, forskerne (A. Sanchez-Lavega, S. Perez-Hoyos, JF Rojas og R. Hueso fra Universidad Pais Vasco i Bilbao, Spania og fransk fra Wellesley College ), målte bevegelsene til skyfunksjoner og stormsystemer på den ringede gigantiske planeten.
"Et av de største mysteriene innen atmosfæriske vitenskaper er grunnen til at de gigantiske planetene Jupiter og Saturn - enorme kuler som hovedsakelig består av hydrogen og helium - har et vekslende mønster av øst-vest vind, som varierer i retning med breddegrad," forklarer French. "I motsetning til vinder på jordbaserte planeter som Jorden, som primært drives av sollys, har vind på de gigantiske planetene en ekstra energikilde i varmen som slipper ut fra det dype interiøret. Selv om styrken til denne indre varmen bare er en brøkdel av sollyset på jorden, er de gigantiske planetenes vind ti ganger mer intens enn landvindene. "
Rollen til disse indre energikildene i å opprettholde disse sterke vindene i gigantiske planeter og forstå hvorfor den maksimale hastigheten er nådd ved ekvator, utgjør store utfordringer for teoriene om atmosfærisk bevegelse i planeter og stjerner.
Det er for tiden to ganske forskjellige forklaringer på systemet med jetfly på gigantiske planeter. På det ytterste er det antatt at vindene strekker seg veldig dypt inn i det indre av planeten, og tapper varmen som frigjøres fra planeten for å drive sine bevegelser. I det andre ytterpunktet er den atmosfæriske sirkulasjonen modellert som på de jordiske planetene, drevet av solvarmen avsatt i et grunt øvre atmosfærisk lag. Begge forklaringene har viktige ulemper, og heller ikke kan redegjøre for de sterke ekvatorialvindene.
En måte å teste disse modellene på er å analysere vindens langsiktige oppførsel ved å måle deres følsomhet for endringer i sollysmengden på grunn av sesongeffekter eller av andre påvirkninger. Tidligere studier viste at Jupiters vind er ganske stabil og ikke følsom for årstidsendringer, men lite var kjent om Saturn, hvis dempede skyfunksjoner er mye vanskeligere å måle.
Ved hjelp av høyoppløsningsevnen til det brede feltplanetkameraet ombord på HST, har det spansk-amerikanske teamet kunnet spore nok skyelementer i Saturn til å måle vindhastigheten over et bredt breddegrad. Ekvatorialvindene målt i 1996-2001 er bare halvparten så sterk som ble funnet i 1980-81, da romfartøyet Voyager besøkte planeten. I kontrast har de blåsende jetfly langt fra ekvator holdt seg stabile og viser en sterk halvkule symmetri som ikke finnes i Jupiter.
Saturns vinders forskjellige oppførsel kan ha en enkel forklaring, bemerker forskerne. Den lange sesongmessige syklusen i Saturns atmosfære (ett Saturn-år er omtrent tretti landår) og ekvatorial skygge av planetens gigantiske ringer kan forklare den plutselige avmatningen i ekvatorialvindene. I stedet for å være bundet til det dype indre av Saturn, primært drevet av indre varme, kan ekvatorialvindene til dels være et grunt fenomen, også påvirket av sesongmessige variasjoner i sollys. Faktisk har Saturns ekvatoriale region vært stedet for gigantiske stormsystemer, slik som de som ble sett i 1990 og 1994. Disse stormene kan ha forårsaket sterke dynamiske endringer, kanskje resultert i den observerte svekkelsen av ekvatorialvindene.
En annen mulighet er at vindene målt av teamet er i større høyder der vinden sannsynligvis vil synke i hastighet. I Nature-artikkelen bemerker teamet at Saturns ikke-ekvatoriale vind har holdt seg uendret i løpet av denne perioden, og lignet på Jupiter i så måte, noe som antyder at disse vindene kunne være dypere forankret.
Nye HST-observasjoner fra det spansk-amerikanske teamet er planlagt til slutten av dette året. De nye dataene og den høye oppløsningen som er oppnådd av NASA-ESA Cassini-orbitale oppdraget som forventes å ankomme Saturn i midten av 2004 vil gjøre dem og andre forskere i stand til å lære om det nåværende vindmønsteret vil vedvare eller vil endre seg i løpet av løpet av Saturns sesongmessige syklus. I begge tilfeller, bemerker French, "vil disse resultatene være viktige tester for vår teoretiske forståelse av vind på de gigantiske planetene."
Originalkilde: Wellesley College News Release
