Bu görüntü, kızılötesi dalga boylarında VISIR’den (solda) Jüpiter’in şanslı bir görüntüsünü, yaklaşık aynı zamanda görünür ışıkta çok keskin bir amatör görüntüyle (sağda) karşılaştırır. Kredi: ESO/LN Fletcher/Damian Peach
Kısmen kuşaklardan elde edilen verilere dayanarak NASA NASA’nın Voyager’ı da dahil olmak üzere misyonlar ve cassini40 yıllık bir çalışma, bilim adamlarının hava durumunu nasıl tahmin edeceklerini belirlemelerine yardımcı olabilir Jüpiter.
Araştırmacılar, Jüpiter’in üst troposferindeki sıcaklıkları takip eden şimdiye kadarki en uzun çalışmayı tamamladılar. Bu, dev gezegenin hava durumunun meydana geldiği ve imzası olan renkli çizgili bulutların oluştuğu atmosfer katmanıdır. Çalışma, NASA uzay aracından ve yer tabanlı teleskop gözlemlerinden elde edilen verileri bir araya getirerek kırk yılı aşkın bir süredir gerçekleştirildi. Jüpiter’in kuşaklarının ve bölgelerinin sıcaklıklarının zaman içinde nasıl değiştiği konusunda beklenmedik modeller buldu. Bilim adamlarına göre, çalışma, güneş sistemimizin en büyük gezegeninde hava durumunu neyin yönlendirdiğini daha iyi anlamak ve sonunda onu tahmin edebilmek için büyük bir adımı temsil ediyor.
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’dan beri biliyorlar öncü 10 ve 11 1970’lerdeki misyonlar, genel olarak, daha soğuk sıcaklıkların Jüpiter’in daha açık ve daha beyaz bantlarıyla (bölgeler olarak bilinir) ilişkilendirilirken, daha koyu kahverengi-kırmızı bantların (kayışlar olarak bilinir) daha sıcak sıcaklıkların yerleri olduğunu.
Jüpiter’in renk katılmış bu kızılötesi görüntüleri, 2016 yılında Avrupa Güney Gözlemevi’nin Çok Büyük Teleskopu tarafından elde edilmiş ve yeni çalışmaya katkıda bulunmuştur. Renkler sıcaklıkları ve bulutluluğu temsil eder: Daha mavi alanlar soğuk ve bulutlu, turuncu alanlar ise daha sıcak ve bulutsuzdur. Kredi: ESO / LN Fletcher
Ancak, sıcaklıkların uzun vadede nasıl değiştiğini anlamak için yeterli veri seti mevcut değildi. Dergide 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 düzenli aralıklarla, Jüpiter’in Güneş etrafındaki her biri 12 Dünya yılı süren üç yörüngesinde topladılar.
Bu süreçte, Jüpiter’in sıcaklıklarının mevsimlere veya bilim adamlarının bildiği diğer döngülere bağlı olmayan belirli dönemleri takip ederek yükseldiğini ve düştüğünü keşfettiler. Jüpiter’in mevsimleri zayıf olduğu için (gezegen, Dünya’nın 23,5 derecelik gösterişli eksenine kıyasla kendi ekseninde yalnızca 3 derece eğimlidir) bilim adamları, Jüpiter’de bu kadar düzenli döngülerde değişen sıcaklıklar bulmayı beklemiyorlardı.
Jüpiter güneşten beşinci gezegen ve güneş sistemindeki en büyük gezegendir. Kütlesi, güneş sistemindeki diğer tüm gezegenlerin toplamından yaklaşık iki buçuk kat daha büyük olan bir gaz devidir. Jüpiter, çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşan kalın bir atmosfere sahiptir ve “kuşaklar” adı verilen koyu bantlar ve “bölgeler” adı verilen açık bantlar dahil olmak üzere bir dizi ayırt edici özelliğe sahiptir. Jüpiter’in en ünlü özelliği, yüzlerce yıldır kasıp kavuran dev bir fırtına olan Büyük Kırmızı Leke’dir. Jüpiter’in bilinen 80 uydusu vardır ve bunların en büyük dördü, kaşifleri Galileo Galilei’nin onuruna Galile uyduları olarak adlandırılır. Bu uydular Io, Europa, Ganymede ve Callisto’dur. Jüpiter’in de çok sayıda halkası vardır, ancak bunlar Jüpiter’in halkalarından çok daha az belirgindir. Satürn.
Çalışma aynı zamanda birbirinden binlerce kilometre uzaktaki bölgelerdeki sıcaklık değişimleri arasında gizemli bir bağlantı olduğunu da ortaya çıkardı: Sıcaklıklar kuzey yarımkürede belirli enlemlerde yükselirken, güney yarımkürede aynı enlemlerde aşağı indi – 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, atmosfer boyunca çok uzak mesafeler boyunca ‘tele bağlantılı’ gibi görünen değişkenlik modelleriyle başka bir yerdeki hava durumu üzerinde gözle görülür bir etkisi olabilir.”
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 harekete geçirdiğini 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, dünyanın dört bir yanındaki üç büyük teleskopta gözlem süresi kazanmak için yılda birkaç kez teklifler yazıyorlardı: Çok Büyük Teleskop Şili’de olduğu gibi 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 çeşitli teleskoplardan ve bilim araçlarından alınan uzun yıllara dayanan 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 bilgisayar simülasyonları ve bunların hava durumunu nasıl etkilediği ile iklim modellemesine katkıda bulunabilir.
Fletcher, “Eğer Jüpiter’in atmosferindeki sebep ve sonucu birbirine bağlayabilirsek, bu sıcaklık değişimlerini ve zaman dilimlerini ölçmek, nihayetinde tam bir Jüpiter hava durumu 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?”
Referans: “Jüpiter’in troposferik sıcaklıklarında beklenmeyen uzun vadeli değişkenlik” yazan Glenn S. Orton, Arrate Antuñano, Leigh N. Fletcher, James A. Sinclair, Thomas W. Momary, Takuya Fujiyoshi, Padma Yanamandra-Fisher, Padraig T. Donnelly, Jennifer J. Greco, Anna V. Payne, Kimberly A. Boydstun ve Laura E. Wakefield, 19 Aralık 2022, Doğa Astronomisi.
DOI: 10.1038/s41550-022-01839-0