מחקר חדש המבוסס על נתונים ממשימת קסיני חושף משהו מפתיע באווירת שבתאי. ידענו על הסערה בקוטב הצפוני של ענקית הגז במשך עשרות שנים, אך כעת נראה כי הסערה המשושה המסיבית הזו יכולה להיות גבעול מתנשא בגובה מאות קילומטרים שיש לו בסיס עמוק באווירה של שבתאי.
כאשר הגיע קאסיני לסטורן בשנת 2004, הייתה זו קיץ בחצי הכדור הדרומי, והחללית מצאה מערבולת קוטבית בקוטב הדרומי. בסופו של דבר הגיעה הקיץ לחצי הכדור הצפוני, והם היו עדים להיווצרות הסערה בקוטב הצפוני. זה רק אישר את מה שידענו מאז שנות השמונים, כאשר משימת הוויאג'ר בחנה את סטורן ומצאה סערת קיץ בקוטב הצפוני של שבתאי.
"אמנם ציפינו לראות מערבולת מסוג כלשהו בקוטב הצפוני של שבתאי כשהוא מתחמם, אבל צורתו ממש מפתיעה." - ליי פלטשר, אוניברסיטת לסטר, בריטניה, סופרת ראשית.
אבל לסערה הצפונית הזו יש צורה משושה ולא עגולה והיא חולקת את אותה צורה משושה כמו הסערה העמוקה יותר באטמוספירה של שבתאי, שנמצאה לראשונה על ידי וויאג'ר. השאלה היא האם אנו רואים מפלצת סערה אחת מתנשאת? או שתי סערות נפרדות, שתיהן נוצרות בצורה משושה?
ליי פלטשר מאוניברסיטת לסטר, בריטניה, מחבר הראשי של המחקר החדש, אומר "הקצוות של המערבולת החדשה שנמצאה לאחרונה משושה, ומתאים בדיוק לתבנית ענן משושה מפורסמת ומוזרה שאנו רואים עמוק יותר למטה באווירה של סטורן."
סרטון זה מציג את תבנית הענן המשושה עמוק באטמוספירה של שבתאי שהתגלה לראשונה על ידי וויאג'ר.
מדענים המעורבים במשימת קאסיני ציפו במלואם לראות צורת סערה בקוטב הצפוני כאשר הגיע הקיץ של שבתאי, אך הם הופתעו מהצורה. "משושה הוליד באופן ספונטני וזהות בשני גבהים שונים, אחד נמוך יותר בעננים ואחד גבוה בסטרטוספרה, או שהמשושה הוא למעשה מבנה מתנשא שמשתרע על טווח אנכי של כמה מאות ק"מ," אמר פלטשר.
בלב המחקר החדש הזה נמצא ספקטרומטר האינפרא אדום המורכב של קאסיני (CIRS). CIRS תפס נתונים אלה בין 2010 ל -2017, והם מראים את ההתחממות של הסטרטוספרה של שבתאי מנטייה גבוהה במסלול. התמונה המורכבת שלהלן מציגה את ההתחממות ההדרגתית של הסטרטוספרה של שבתאי ואת ההיווצרות ההדרגתית של הסערה המשושה.
מוקדם יותר במשימתו של קאסיני, האווירה העליונה הייתה פשוט קרה מכדי ש- CIRS יוכלו להבחין בה. הסטרטוספרה הייתה בערך -158 צלזיוס, 20 מעלות קרות מדי עבור הכלי. אולם השנה של שבתאי אורכה כשלושים שנה, ובשנת 2009 החל אזור הקוטב הצפוני להתחמם. בערך בשנת 2014 מכשיר ה- CIRS של קאסיני הצליח ללמוד את האווירה העליונה.
"שנה אחת של שבתאי נמשכת בערך 30 שנות כדור הארץ, כך שהחורפים ארוכים. שבתאי החל רק לצאת ממעמקי החורף הצפוני בשנת 2009, והתחמם בהדרגה עם התקרב חצי הכדור הצפוני לקיץ. " - למד מחבר משותף סנדרין גרלט, Laboratoire de Météorologie Dynamique, צרפת.
"הצלחנו להשתמש בכלי ה- CIRS כדי לחקור את הסטרטוספירה הצפונית לראשונה, החל משנת 2014 ואילך", אמר גרלט. "ככל שהמערבולת הקוטבית נעשתה גלויה יותר ויותר, שמנו לב שיש לה קצוות משושים והבנו שאנחנו רואים את המשושה הקיימת בגבהים הרבה יותר ממה שחשבו בעבר."
מהמחקר עולה כי אזורי הקוטב בשבתאי שונים מאוד זה מזה. כאשר קאסיני התבונן באזור הדרומי במהלך הקיץ, בתחילת משימתו, לא היה שום דפוס סערה משושה. הסערה הצפונית גם קרירה יותר, בוגרת פחות, והדינמיקה שלה שונה לחלוטין. לפי שעה מדענים יכולים רק לנחש מדוע זה.
"זה יכול להיות שיש אסימטריה מהותית בין הקטבים של סטורן שעוד לא הבנו, או שזה יכול להיות שהמערבולת הקוטבית הצפונית עדיין התפתחה בתצפיות האחרונות שלנו והמשיכה לעשות זאת לאחר מותו של קאסיני," אמר פלטשר. המשימה של קאסיני הסתיימה ב"גרנד פינאלה "בספטמבר 2017, אז החללית נשלחה במכוון לצלול לאווירה של שבתאי כדי להיהרס.
מדענים חקרו את דפוסי מזג האוויר של שבתאי במשך זמן רב, והם ידועים זה מכבר ששכבות הענן העבותות של כדור הארץ מארחות את מרבית מזג האוויר של כדור הארץ. התוויות הקוטביות הצפוניות הבחינו לראשונה על ידי וויאג'ר בשנות השמונים, ואנחנו יודעים שהמשושה הקוטבי בצפון הוא מאפיין לאורך זמן. מדענים חושבים שהתכונה עשויה להיות קשורה לסיבוב כדור הארץ עצמו, בדומה לזרם הסילון כאן על כדור הארץ.
ברור שיש לנו הרבה מה ללמוד על האווירה של שבתאי. לא סביר שהסערה המשושה בסטרטוספרה והסערה המשושה העמוקה יותר באטמוספירה הם אותה סערה. הרוח משתנה יותר מדי דרך שכבות האווירה. אבל הם יכולים להיות מחוברים בדרך אחרת. לאחר בירור המאפיינים האטמוספריים באזור הצפון, קבעו פלטשר ועמיתיו כי גלים כמו המשושה לא צריכים להיות מסוגלים להתפשט כלפי מעלה ועליהם להישאר כלואים בפסגות העננים. זה דרך תהליך שנקרא התעלמות. "דרך אחת שגל 'מידע' יכול לדלוף כלפי מעלה היא באמצעות תהליך שנקרא התפרקות, שם כוחו של הגל מתפרק מגובהו אך הוא כמעט חזק דיו בכדי להמשיך להתמיד בסטרטוספרה," מסביר פלטשר.
התמונה הגדולה יותר במחקר זה היא השאלה המתמשכת כיצד מועברים אנרגיה דרך שכבות שונות של אטמוספרה, משהו שאנחנו עדיין עובדים על מנת להבין כאן על כדור הארץ. אם נוכל להבין כיצד ומדוע יש למערבולת הקוטב הצפונית של שבתאי צורה משושה, היא תשפוך אור על איך תופעות עמוקות יותר באטמוספרה יכולות להשפיע על הסביבה שמעל.
"המשושה הצפוני של שבתאי הוא תכונה איקונית באחד החברים הכריזמטיים ביותר במערכת השמש, כך שגילוי שהוא עדיין מחזיק בתעלומות מרכזיות זה מרגש מאוד" - ניקולה אלטובלי, מדען פרויקט ESA למשימת קסיני-הויגנס.
משימת קסיני עדיין מציגה לנו דברים על סטורן, גם עכשיו כשהוא נגמר. באשר לצוות שעומד מאחורי המחקר הזה, זה מריר-שמים שגילה את המשושה הצפוני כמעט שנה לאחר סיום קאסיני. אומר פלטשר, "אנחנו פשוט צריכים לדעת יותר. זה די מתסכל שגילינו רק את המשושה הסטרטוספרי הזה ממש בסוף תוחלת החיים של קאסיני. "
