40 yıllık çalışma, Jüpiter’deki sıcaklıklarda gizemli kalıplar buldu

Kısmen NASA’nın Voyager ve Cassini’si de dahil olmak üzere nesiller boyu NASA misyonlarından elde edilen verilere dayanan çalışma, bilim adamlarının Jüpiter’deki hava durumunu nasıl tahmin edeceklerini belirlemelerine yardımcı olabilir.

Bilim adamları, Jüpiter’in üst troposferindeki, dev gezegenin hava durumunun meydana geldiği ve onun imzası olan renkli çizgili bulutların oluştuğu atmosfer tabakasındaki sıcaklıkları takip eden en uzun çalışmayı tamamladılar.

NASA uzay aracından ve yer tabanlı teleskop gözlemlerinden elde edilen verileri bir araya getirerek kırk yılı aşkın bir süredir yürütülen çalışma, Jüpiter’in kuşaklarının ve bölgelerinin sıcaklıklarının zaman içinde nasıl değiştiğine dair beklenmedik modeller buldu. Çalışma, güneş sistemimizin en büyük gezegeninde hava durumunu neyin yönlendirdiğini daha iyi anlamak ve sonunda onu tahmin edebilmek için büyük bir adım.

Jüpiter’in troposferinin Dünya’nınkiyle pek çok ortak noktası var: Bulutların oluştuğu ve fırtınaların çalkalandığı yer burası. Bu hava aktivitesini anlamak için bilim adamlarının rüzgar, basınç, nem ve sıcaklık gibi belirli özellikleri incelemeleri gerekir. NASA’nın 1970’lerdeki Pioneer 10 ve 11 görevlerinden beri, genel olarak, daha düşük sıcaklıkların Jüpiter’in daha açık ve daha beyaz bantlarıyla (bölgeler olarak bilinir), daha koyu kahverengi-kırmızı bantların (kemerler olarak bilinir) daha sıcak yerler olduğunu biliyorlar. sıcaklıklar.

Ancak, sıcaklıkların uzun vadede nasıl değiştiğini anlamak için yeterli veri seti yoktu. 19 Aralık’ta yayınlanan yeni araştırma Doğa Astronomisi, Jüpiter’in renkli bulutların üzerindeki sıcaklıklarını doğrudan ölçerek, atmosferin daha sıcak bölgelerinden yükselen (insan gözüyle görülemeyen) parlak kızılötesi parıltının görüntülerini inceleyerek çığır açıyor. Bilim adamları bu görüntüleri, Jüpiter’in her biri 12 Dünya yılı süren güneş etrafındaki üç yörüngesinde düzenli aralıklarla topladılar.

Bu süreçte, Jüpiter’in sıcaklıklarının mevsimlere veya bilim adamlarının bildiği diğer döngülere bağlı olmayan belirli dönemleri takip ederek yükseldiğini ve düştüğünü buldular. Jüpiter’in mevsimleri zayıf olduğu için -gezegen, Dünya’nın 23,5 derecelik şatafatına kıyasla kendi ekseninde yalnızca 3 derece eğimlidir- bilim adamları Jüpiter’de bu kadar düzenli döngülerde değişen sıcaklıklar bulmayı beklemiyorlardı.

Çalışma aynı zamanda birbirinden binlerce kilometre uzaktaki bölgelerdeki sıcaklık değişimleri arasındaki gizemli bağlantıyı da ortaya çıkardı: Sıcaklıklar kuzey yarımkürede belirli enlemlerde yükselirken, güney yarımkürede aynı enlemlerde alçaldı – ekvator boyunca bir ayna görüntüsü gibi.

NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’nda kıdemli araştırma bilimcisi ve çalışmanın baş yazarı Glenn Orton, “Bu, hepsinden daha şaşırtıcı olanıydı” dedi. “Çok uzak enlemlerde sıcaklıkların nasıl değiştiği arasında bir bağlantı bulduk. Bu, Dünya’da gördüğümüz bir fenomene benzer; bir bölgedeki hava ve iklim modellerinin, görünüşte ‘tele bağlantılı’ görünen değişkenlik modelleriyle, başka bir yerdeki hava durumu üzerinde gözle görülür bir etkiye sahip olabileceği bir fenomen. ‘ atmosfer boyunca geniş mesafeler boyunca.”

Bir sonraki zorluk, bu döngüsel ve görünüşte senkronize değişikliklere neyin sebep olduğunu bulmaktır.

İngiltere’deki Leicester Üniversitesi’nden ortak yazar Leigh Fletcher, “Şimdi yapbozun bir bölümünü çözdük, o da atmosferin bu doğal döngüleri göstermesidir” dedi. “Bu kalıpları neyin yönlendirdiğini ve neden bu belirli zaman ölçeklerinde ortaya çıktıklarını anlamak için, bulutlu katmanların hem üstünü hem de altını keşfetmemiz gerekiyor.”

Olası bir açıklama ekvatorda belirgin hale geldi: Çalışma yazarları, stratosferde daha yüksek sıcaklık değişimlerinin, troposferde sıcaklıkların nasıl davrandığının tersi bir modelde yükselip alçaldığını buldular, bu da stratosferdeki değişikliklerin etki değişikliklerini düşündürüyor. troposferde ve tersi.

Onlarca yıllık gözlemler

Orton ve meslektaşları araştırmaya 1978’de başladılar. Araştırmaları süresince yılda birkaç kez dünyanın dört bir yanındaki üç büyük teleskopta gözlem süresi kazanmak için teklifler yazıyorlardı: Şili’deki Çok Büyük Teleskop ve NASA’nın Kızılötesi Teleskop Tesisi ve Hawaii’deki Maunakea Gözlemevlerindeki Subaru Teleskopu.

Çalışmanın ilk yirmi yılı boyunca, Orton ve takım arkadaşları sırayla bu gözlemevlerine seyahat ederek, sonunda noktaları birleştirmelerine izin verecek sıcaklıklar hakkında bilgi topladılar. (2000’li yılların başında, teleskop çalışmalarının bir kısmı uzaktan yapılabiliyordu.)

Sonra zor kısım geldi – kalıpları aramak için birkaç teleskoptan ve bilim enstrümanından alınan çok yıllık gözlemleri birleştirmek. Bu kıdemli bilim adamlarına uzun süreli çalışmalarında katılanlar arasında, çalışma başladığında hiçbiri doğmamış olan birkaç lisans stajyeri vardı. California, Pasadena’daki Caltech’te öğrenciler; California, Pomona’daki Cal Poly Pomona; Columbus, Ohio’daki Ohio Eyalet Üniversitesi; ve Wellesley, Massachusetts’teki Wellesley College.

Bilim adamları, çalışmanın artık daha ayrıntılı bir anlayışa sahip olduklarına göre, sonunda Jüpiter’deki hava durumunu tahmin edebilmelerine yardımcı olacağını umuyorlar. Araştırma, yalnızca Jüpiter için değil, güneş sistemimizdeki ve ötesindeki tüm dev gezegenler için sıcaklık döngülerinin ve bunların hava durumunu nasıl etkilediğinin bilgisayar simülasyonlarıyla iklim modellemesine katkıda bulunabilir.

Fletcher, “Bu sıcaklık değişimlerini ve zaman dilimlerini ölçmek, Jüpiter’in atmosferindeki neden ve sonucu birbirine bağlayabilirsek, nihayetinde tam bir Jüpiter hava tahmini elde etmeye yönelik bir adımdır.” Dedi. “Ve daha da büyük resim sorusu, bir gün bunu benzer modellerin ortaya çıkıp çıkmadığını görmek için diğer dev gezegenlere genişletebilir miyiz?”