En ny studie basert på data fra Cassini-oppdraget avslører noe overraskende i atmosfæren i Saturn. Vi har visst om uværet ved bensigigantens nordpol i flere tiår, men nå ser det ut til at denne enorme sekskantede stormen kan være en ruvende hundre kilometer høyde som har sin base dypt i Saturns atmosfære.
Da Cassini ankom Saturn i 2004, var det sommer på den sørlige halvkule, og romskipet fant en polar virvel på sørpolen. Etter hvert ankom sommeren på den nordlige halvkule, og de var vitne til dannelsen av stormen på Nordpolen. Dette har bare bekreftet det vi har kjent siden 1980-tallet da Voyager-oppdraget studerte Saturn og fant en storm på sommeren ved Saturns nordpol.
"Mens vi forventet å se en virvel av noe slag på Saturns nordpol etter hvert som den ble varmere, er formen virkelig overraskende." - Leigh Fletcher, University of Leicester, Storbritannia, hovedforfatter.
Men denne nordlige stormen har en sekskantet snarere enn rund form, og den har den samme sekskantede formen som stormen dypere i Saturns atmosfære, først funnet av Voyager. Spørsmålet er, ser vi et ruvende monster av en storm? Eller to separate stormer, begge dannet i en sekskantet form?
"Kantene på denne nylig funnet virvelen ser ut til å være sekskantet, nøyaktig samsvare med et berømt og bisarr sekskantet skymønster vi ser dypere nede i Saturns atmosfære," sier Leigh Fletcher fra University of Leicester, Storbritannia, hovedforfatter av den nye studien.
Denne videoen viser det sekskantede skymønsteret dypt i Saturns atmosfære som først ble oppdaget av Voyager.
Forskere involvert i Cassini-oppdraget forventet fullt ut å se en stormform på nordpolen da Saturns sommer ankom, men de ble overrasket over formen. Enten har en sekskant gasset spontant og identisk i to forskjellige høyder, en lavere i skyene og en høy i stratosfæren, eller så er hexagon faktisk en ruvende struktur som spenner over et vertikalt område på flere hundre kilometer, sier Fletcher.
Kjernen i denne nye studien er Cassinis Composite Infrared Spectrometer (CIRS). CIRS fanget opp disse dataene mellom 2010 og 2017, og de viser oppvarmingen av Saturns stratosfære fra en høy banehelling. Det sammensatte bildet nedenfor viser gradvis oppvarming av Saturns stratosfære og den gradvise dannelsen av den sekskantede stormen.
Tidligere i Cassinis oppdrag var den øvre atmosfæren rett og slett for kald til at CIRS kunne se nærmere på. Stratosfæren var omtrent -158 Celsius, 20 grader for kald for instrumentet. Men Saturns år er omtrent 30 år langt, og i 2009 begynte den nordlige polar regionen å varme. Cirka 2014 klarte Cassinis CIRS-instrument å studere den øvre atmosfæren.
"Ett Saturnian-år spenner over 30 jordår, så vintrene er lange. Saturn begynte først å dukke opp fra dypet av den nordlige vinteren i 2009, og varmte seg gradvis opp når den nordlige halvkule nærmet seg sommeren. ” - studere medforfatter Sandrine Guerlet, Laboratoire de Météorologie Dynamique, Frankrike.
"Vi var i stand til å bruke CIRS-instrumentet for å utforske den nordlige stratosfæren for første gang, fra 2014 og utover," sa Guerlet. "Etter hvert som den polare virvelen ble mer og mer synlig, la vi merke til at den hadde sekskantede kanter, og innså at vi så den eksisterende heksagon i mye større høyder enn tidligere antatt."
Studien indikerer at polarområdene på Saturn er veldig forskjellige fra hverandre. Da Cassini observerte den sørlige regionen om sommeren, tidlig i oppdraget, var det ingen sekskantet stormmønster. Den nordlige stormen er også kjøligere, mindre moden, og dynamikken er helt annerledes. Foreløpig kan forskere bare gjette hvorfor det er det.
"Dette kan bety at det er en grunnleggende asymmetri mellom Saturns poler som vi ennå ikke skal forstå, eller det kan bety at den nordpolære virvelen fortsatt utviklet seg i våre siste observasjoner og fortsatte å gjøre det etter Cassinis bortgang," sa Fletcher. Cassinis oppdrag ble avsluttet i sin "Grand Finale" i september 2017, da romfartøyet ble bevisst sendt ned i Saturns atmosfære for å bli ødelagt.
Forskere har studert Saturns værmønstre i lang tid, og de har lenge visst at klodens tykke skylag er vertskap for det meste av klodens vær. De nordlige polære trekk ble først oppdaget av Voyager på 1980-tallet, og vi vet at den polare sekskanten nord er en langvarig funksjon. Forskere tror at funksjonen kan være knyttet til rotasjonen av selve planeten, omtrent som jetstrømmen her på jorden.
Det er tydelig at vi har mye å lære om Saturns atmosfære. Det er lite sannsynlig at den sekskantede stormen i stratosfæren og den sekskantede stormen dypere i atmosfæren er den samme stormen. Vinden endrer seg for mye gjennom lagene i atmosfæren. Men de kunne være koblet på en annen måte. Etter å ha undersøkt de atmosfæriske egenskapene i den nordlige regionen, bestemte Fletcher og kollegene at bølger som hexagon ikke skulle være i stand til å forplante seg oppover og skulle forbli fanget i skyetoppene. Dette er gjennom en prosess som kalles evanescence. "En måte å bølge" informasjon "på kan lekke oppover, er via en prosess som kalles evanescence, der styrken til en bølge avtar med høyden, men er omtrent sterk nok til å fortsatt vedvare opp i stratosfæren," forklarer Fletcher.
Det større bildet i denne studien er det pågående spørsmålet om hvordan energi transporteres gjennom forskjellige lag i en atmosfære, noe vi fremdeles jobber for å forstå her på jorden. Hvis vi kan forstå hvordan og hvorfor Saturns nordpolære virvel har en sekskantet form, vil den belyse hvordan fenomener dypere nede i en atmosfære kan påvirke omgivelsene høyt oppe.
"Saturns nordlige sekskant er et ikonisk trekk på et av de mest karismatiske medlemmene av solsystemet, så å oppdage at den fremdeles har store mysterier er veldig spennende," - Nicolas Altobelli, ESA prosjektforsker for Cassini-Huygens-oppdraget.
Cassini-oppdraget viser fortsatt ting om Saturn, selv nå som det er over. Når det gjelder teamet bak denne studien, er det bittersøt å oppdage den nordlige hexagon nesten et år etter at Cassini var slutt. Sier Fletcher, “Vi trenger ganske enkelt å vite mer. Det er ganske frustrerende at vi bare oppdaget denne stratosfæriske sekskanten rett på slutten av Cassinis levetid. "
