Jupiterin ilmakehän pyörteisessä katoksessa pilvettömät paikat ovat niin poikkeuksellisia, että suuret saavat erityisnimen 'kuumat pisteet'. Se, miten nämä aukot tarkalleen muodostuvat ja miksi niitä löytyy vain planeetan päiväntasaajalta, ovat olleet pitkään mysteereitä. NASAn Cassini-avaruusaluksen kuvien avulla tutkijat ovat nyt löytäneet uusia todisteita siitä, että Jupiterin ilmakehän kuumat pisteet syntyvät Rossbyn aallosta, joka näkyy myös Maan ilmakehässä ja valtamerissä. Tiimi havaitsi, että kuumat pisteet aiheuttavat aallon, joka liukuu ylös ja alas ilmakehän kerrosten läpi kuin karusellihevonen karusellissa.
'Tämä on ensimmäinen kerta, kun kukaan on seurannut tarkasti useiden kuumapisteiden muotoa tietyn ajanjakson aikana, mikä on paras tapa arvostaa näiden ominaisuuksien dynaamista luonnetta', sanoi tutkimuksen johtava kirjoittaja David Choi, NASAn tutkijatohtori. työskentelee NASAn Goddard Space Flight Centerissä Greenbeltissä, Md. Paperi on julkaistu verkossa Icarus-lehden huhtikuun numerossa.
Choi ja hänen kollegansa tekivät ajastettuja elokuvia sadoista havainnoista, jotka Cassini teki Jupiterin ohilennolla vuoden 2000 lopulla, kun avaruusalus lähestyi planeettaa lähimpänä. Elokuvat zoomaavat jonoon kuumia pisteitä yhden Jupiterin tummien vyöhykkeiden ja kirkkaan valkoisten vyöhykkeiden välillä, noin 7 astetta päiväntasaajasta pohjoiseen. Noin kaksi kuukautta (Maan aikaa) kattava tutkimus tarkastelee päivittäisiä ja viikoittaisia muutoksia kuumapisteiden koossa ja muodoissa, joista jokainen kattaa enemmän aluetta kuin Pohjois-Amerikassa keskimäärin.
Suuri osa siitä, mitä tiedemiehet tietävät kuumista pisteistä, tuli NASAn Galileo-tehtävästä, joka vapautti ilmakehän luotain, joka laskeutui kuumaan pisteeseen vuonna 1995. Tämä oli ensimmäinen ja toistaiseksi ainoa Jupiterin ilmakehän in situ -tutkimus.
'Galileon luotaintiedot ja kourallinen kiertoradan kuvia vihjasivat monimutkaisiin tuulista, jotka pyörivät näiden kuumien pisteiden ympärillä ja läpi, ja herättivät kysymyksiä siitä, olivatko ne pohjimmiltaan aaltoja, sykloneja vai jotain siltä väliltä', sanoi Ashwin Vasavada, yksi kirjoittajasta. sijaitsee NASAn Jet Propulsion Laboratoryssa Pasadenassa, Kaliforniassa, ja joka oli Cassini-kuvausryhmän jäsen Jupiterin ohilennolla. 'Cassinin fantastiset elokuvat näyttävät nyt koko elinkaaren ja kuumien pisteiden kehityksen erittäin yksityiskohtaisesti.'
Koska kuumat kohdat ovat pilvien katkoksia, ne tarjoavat ikkunat Jupiterin ilmakehän normaalisti näkymättömään kerrokseen, mahdollisesti aina siihen tasoon asti, jossa vesipilviä voi muodostua. Kuvissa kuumat pisteet näyttävät varjoisilta, mutta koska syvemmät kerrokset ovat lämpimämpiä, kuumat pisteet ovat erittäin kirkkaita infrapuna-aallonpituuksilla, joilla lämpöä havaitaan; itse asiassa he saivat nimensä tästä.
Yksi hypoteesi on, että kuumat pisteet syntyvät, kun ilmakehään uppoavat suuret ilmavedot ja kuumenevat tai kuivuvat prosessin aikana. Kuumien pisteiden yllättävä säännöllisyys on kuitenkin saanut jotkut tutkijat epäilemään, että kyseessä on ilmakehän aalto. Tyypillisesti kahdeksasta kymmeneen kuumaa pistettä on rivissä, suunnilleen tasaisin välein, ja niiden välissä on tiheitä valkoisia pilvipilviä. Tämä kuvio voidaan selittää aallolla, joka työntää kylmää ilmaa alas, hajottaa mahdolliset pilvet ja kuljettaa sitten lämmintä ilmaa ylös, mikä aiheuttaa pilviin näkyvän raskaan pilvipeitteen. Tietokonemallinnus on vahvistanut tätä ajattelutapaa.
Tässä NASAn Cassini-avaruusaluksen kuvasarjassa tumma, suorakaiteen muotoinen kuuma piste (yläosa) on vuorovaikutuksessa pyörteiden rivin kanssa, joka lähestyy oikealta yläpuolelta (toinen paneeli). Kuvan luotto: NASA/JPL-Caltech/SSI/GSFC
Cassini-elokuvista tutkijat kartoittivat tuulet kussakin kuumassa pisteessä ja tulvassa ja niiden ympärillä ja tutkivat vuorovaikutusta ohikulkevien pyörteiden kanssa sekä tuulipyörteiden tai kierteisten pyörteiden kanssa, jotka sulautuvat kuumiin pisteisiin. Erottaakseen nämä liikkeet suihkuvirrasta, jossa kuumat pisteet sijaitsevat, tutkijat seurasivat myös pienten 'skootteri'-pilvien liikkeitä, jotka ovat samanlaisia kuin cirruspilviä maan päällä. Tämä saattoi olla ensimmäinen suora mittaus suihkuvirran todellisesta tuulennopeudesta, jonka kello oli noin 300-450 mph (500-720 kilometriä tunnissa) - paljon nopeammin kuin kukaan aiemmin luuli. Kuumat paikat kiipeävät rauhallisemmalla vauhdilla, noin 225 mph (362 kilometriä tunnissa).
Kiusoittelemalla näitä yksittäisiä liikkeitä tutkijat huomasivat, että kuumien pisteiden liikkeet sopivat ilmakehän Rossby-aallon kuvioon. Maapallolla Rossbyn aalloilla on tärkeä rooli säässä. Esimerkiksi kun kylmän arktisen ilman räjähdys yhtäkkiä laskeutuu alas ja jäädyttää Floridan sadot, Rossby-aalto on vuorovaikutuksessa napavirran kanssa ja lähettää sen pois tyypilliseltä kurssiltaan. Aalto kiertää planeettamme, mutta kulkee ajoittain pohjoiseen ja etelään.
Kuumista pisteistä vastaava aalto kiertää myös planeettaa lännestä itään, mutta pohjoiseen ja etelään vaeltamisen sijaan se liukuu ylös ja alas ilmakehässä. Tutkijat arvioivat, että tämä aalto voi nousta ja laskea 15-30 mailia (24-50 kilometriä) korkeudessa.
Uusien löydösten pitäisi auttaa tutkijoita ymmärtämään, kuinka hyvin Galileo-luotaimen palauttamat havainnot ulottuvat muualle Jupiterin ilmakehään. 'Ja se on toinen askel vastaamisessa useampaan Jupiterin kuumia kohtia ympäröiviin kysymyksiin', sanoi Choi.
