كشفت دراسة جديدة تستند إلى بيانات من مهمة كاسيني عن شيء مفاجئ في جو زحل. لقد عرفنا عن العاصفة في القطب الشمالي لعملاق الغاز منذ عقود ، ولكن يبدو الآن أن هذه العاصفة السداسية الضخمة يمكن أن تكون عملاقًا شاهقًا يبلغ ارتفاعه مئات الكيلومترات ويوجد قاعدته عميقة في الغلاف الجوي لزحل.
عندما وصلت كاسيني إلى زحل في عام 2004 ، كان فصل الصيف في نصف الكرة الجنوبي ، ووجدت المركبة الفضائية دوامة قطبية في القطب الجنوبي. في نهاية المطاف ، وصل فصل الصيف إلى نصف الكرة الشمالي ، وشهدوا تشكيل العاصفة في القطب الشمالي. وقد أعاد ذلك فقط تأكيد ما عرفناه منذ الثمانينيات عندما قامت بعثة فوييجر بدراسة زحل ووجدت عاصفة صيفية في القطب الشمالي لزحل.
"بينما كنا نتوقع أن نرى دوامة من نوع ما في القطب الشمالي لزحل عندما ازدادت دفئًا ، فإن شكلها مدهش حقًا." - لي فليتشر ، جامعة ليستر ، المملكة المتحدة ، المؤلف الرئيسي.
لكن هذه العاصفة الشمالية لها شكل سداسي بدلاً من شكل دائري ، وتشترك في نفس الشكل السداسي كالعاصفة أعمق في جو زحل ، الذي اكتشفه فوييجر لأول مرة. السؤال هو ، هل نرى وحش عاصفة شاهق؟ أو عاصفتان منفصلتان ، تتشكلان بشكل سداسي؟
يقول لي فليتشر من جامعة ليستر ، المملكة المتحدة ، المؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة: "يبدو أن حواف هذه الدوامة التي تم العثور عليها حديثًا سداسية ، تتطابق تمامًا مع نمط سحابة سداسية سداسية مشهورة وغريبة نراها أعمق في جو زحل".
يُظهر هذا الفيديو نمط السحابة السداسية عميقًا في جو زحل الذي اكتشفه فوييجر لأول مرة.
توقع العلماء المشاركون في مهمة كاسيني تمامًا رؤية شكل عاصفة في القطب الشمالي عندما وصل صيف زحل ، لكنهم فوجئوا بالشكل. قال فليتشر: "إما أن يكون السداسي قد تولد بشكل عفوي ومتطابق على ارتفاعين مختلفين ، أحدهما أقل في الغيوم والآخر مرتفع في الستراتوسفير ، أو أن السداسي هو في الواقع هيكل شاهق يمتد على مدى رأسي يبلغ عدة مئات من الكيلومترات".
في قلب هذه الدراسة الجديدة يوجد مطياف الأشعة تحت الحمراء المركب (CIRS) من كاسيني. التقط CIRS هذه البيانات بين عامي 2010 و 2017 ، ويظهر ارتفاع درجة حرارة الستراتوسفير في زحل من ميل مداري مرتفع. تُظهر الصورة المركبة أدناه الاحترار التدريجي لطبقة الستراتوسفير في زحل ، والتكوين التدريجي للعاصفة السداسية.
في وقت سابق من مهمة كاسيني ، كان الجو العلوي باردًا جدًا بحيث لا يمكن لـ CIRS رؤيته. كان الستراتوسفير حوالي -158 درجة مئوية ، 20 درجة باردة جدًا بالنسبة للجهاز. لكن عام زحل هو حوالي 30 سنة ، وفي عام 2009 ، بدأت المنطقة القطبية الشمالية في الاحترار. بحلول عام 2014 ، تمكنت أداة CIRS من Cassini من دراسة الغلاف الجوي العلوي.
"يمتد عام زحل تقريبًا على 30 عامًا من الأرض ، لذا فالشتاء طويل. بدأ زحل في الظهور فقط من أعماق الشتاء الشمالي في عام 2009 ، وارتفع تدريجيًا مع اقتراب نصف الكرة الشمالي من الصيف. " - شاركت في تأليف الدراسة ساندرين جورليه ، مختبر علم الأرصاد الديناميكي ، فرنسا.
قال Guerlet: "تمكنا من استخدام أداة CIRS لاستكشاف الستراتوسفير الشمالي لأول مرة ، من عام 2014 فصاعدًا". "عندما أصبحت الدوامة القطبية أكثر وضوحًا ، لاحظنا أن لها حواف سداسية ، وأدركنا أننا نشاهد السداسي الموجود مسبقًا على ارتفاعات أعلى بكثير مما كان يعتقد سابقًا."
تشير الدراسة إلى أن المناطق القطبية في زحل مختلفة تمامًا عن بعضها البعض. عندما لاحظت كاسيني المنطقة الجنوبية خلال الصيف ، في وقت مبكر من مهمتها ، لم يكن هناك نمط عاصفة سداسية. العاصفة الشمالية أكثر برودة وأقل نضجًا ، وديناميكيتها مختلفة تمامًا. في الوقت الحالي ، لا يمكن للعلماء سوى تخمين سبب ذلك.
قال فليتشر "قد يعني هذا أن هناك عدم تناسق أساسي بين قطبي زحل لم نفهمه بعد ، أو قد يعني أن الدوامة القطبية الشمالية كانت لا تزال تتطور في ملاحظاتنا الأخيرة واستمرت في ذلك بعد زوال كاسيني". انتهت مهمة كاسيني في "النهائي الكبير" في سبتمبر 2017 ، عندما تم إرسال المركبة الفضائية عمداً وهي تغرق في جو زحل لتدميرها.
ظل العلماء يدرسون أنماط طقس زحل لفترة طويلة ، وقد عرفوا منذ فترة طويلة أن طبقات الغيوم الكثيفة للكوكب تستضيف معظم طقس الكوكب. رصد فوييجر السمات القطبية الشمالية لأول مرة في الثمانينيات ، ونعلم أن السداسي القطبي في الشمال هو سمة طويلة الأمد. يعتقد العلماء أن الميزة قد تكون مرتبطة بدوران الكوكب نفسه ، مثل التدفق النفاث هنا على الأرض.
من الواضح أن لدينا الكثير لنتعلمه عن جو زحل. من غير المحتمل أن تكون العاصفة السداسية في الستراتوسفير والعاصفة السداسية الأعمق في الغلاف الجوي هي نفس العاصفة. تتغير الرياح كثيرًا من خلال طبقات الغلاف الجوي. ولكن يمكن ربطها بطريقة أخرى. بعد دراسة خصائص الغلاف الجوي في المنطقة الشمالية ، قرر فليتشر وزملاؤه أن موجات مثل السداسي يجب أن تكون غير قادرة على الانتشار لأعلى ويجب أن تظل محاصرة في قمم السحب. هذا من خلال عملية تسمى التلاشي. يشرح فليتشر: "إحدى الطرق التي يمكن أن تتسرب بها" معلومات "الموجة إلى الأعلى هي عملية تسمى التلاشي ، حيث تتحلل قوة الموجة مع الارتفاع ولكنها قوية بما يكفي لاستمرارها في الستراتوسفير".
الصورة الأكبر في هذه الدراسة هي السؤال المستمر حول كيفية نقل الطاقة عبر طبقات مختلفة من الغلاف الجوي ، وهو أمر ما زلنا نعمل على فهمه هنا على الأرض. إذا استطعنا أن نفهم كيف ولماذا دوامة ساتورن الشمالية القطبية لها شكل سداسي ، فسوف تسلط الضوء على كيفية تأثير الظواهر العميقة في الغلاف الجوي على البيئة المرتفعة أعلاه.
"السداسي الشمالي لزحل هو سمة بارزة على أحد أكثر أعضاء النظام الشمسي جذابة ، لذا فإن اكتشاف أنه لا يزال يحمل أسرارًا كبيرة أمر مثير للغاية" - نيكولاس ألتوبيلي ، عالم مشروع ESA لمهمة كاسيني-هيجنز.
لا تزال مهمة كاسيني تُظهر لنا أشياء عن زحل ، حتى الآن بعد أن انتهى الأمر. أما بالنسبة للفريق الذي يقف وراء هذه الدراسة ، فمن المرارة أن تكتشف السداسي الشمالي بعد حوالي عام من انتهاء كاسيني. يقول فليتشر ، "نحن ببساطة بحاجة إلى معرفة المزيد. إنه أمر محبط للغاية أننا اكتشفنا فقط هذا السداسي الستراتوسفيري في نهاية عمر كاسيني ".
