Nedávný výzkum planetárních vědců z MIT vrhá světlo na důvody, proč Jupiter a Saturn vykazují nápadně odlišné vzory polárních vírů. Studie naznačuje, že tyto rozdíly nejsou náhodné, ale souvisí se složením a hustotou materiálu v hlubinách každé planety – což je objev, který má důležité důsledky pro pochopení struktury plynných obrů.
Kontrastní polární útvary: Jupiterův vír vs. Saturnův šestiúhelník
Klíčová vizuální data pro tuto studii poskytly mise Juno a Cassini NASA. Juno, obíhající kolem Jupiteru od roku 2016, pořídila snímky chaotického severního pólu planety, kterému dominuje množství rotujících vírů, každý o průměru asi 4 800 kilometrů. Naproti tomu Cassini až do konce své mise v roce 2017 pozorovala severní pól Saturnu jako jediný stabilní šestiúhelníkový vír rozprostírající se téměř 29 000 kilometrů.
Vědci již dlouho sužují otázku: Proč tak divoce odlišné vzory na planetách srovnatelné velikosti a složení? Jupiter i Saturn se skládají primárně z vodíku a hélia, což činí tento rozpor ještě záhadnějším.
Zjednodušený model poskytuje úžasné výsledky
K vyřešení této záhady použil tým MIT dvourozměrný model dynamiky tekutin – záměrné zjednodušení, které se ukázalo jako efektivní. Rychlá rotace planet zajišťuje neustálý pohyb podél jejich osy, což umožňuje výzkumníkům přesně reprezentovat vývoj vírů ve dvou rozměrech namísto složitých 3D simulací. Díky tomuto přístupu byl výzkum mnohem rychlejší a efektivnější.
Tým upravil existující rovnice používané k modelování cyklónů na Zemi a přizpůsobil je jedinečným podmínkám polárních oblastí Jupiteru a Saturnu. Simulací chování tekutiny v různých scénářích – měnící se velikost planety, rychlost rotace, vnitřní zahřívání a měkkost/tvrdost základní tekutiny – pozorovali konzistentní vzory.
Nápověda: Vnitřní hustota určuje tvorbu víru
Simulace ukázaly, že „měkkost“ materiálu na dně víru určuje jeho velikost. Měkčí a lehčí materiály umožňují koexistenci menších více vírů (jako na Jupiteru), zatímco husté a tvrdší materiály podporují vytvoření jediného víru planetárního měřítka (jako na Saturnu).
To naznačuje, že vnitřek Jupiteru může být složen z lehčích, méně vrstevnatých materiálů, zatímco vnitřek Saturnu může být obohacen o těžší kovové sloučeniny, které vytvářejí silnější vrstvení.
„To, co vidíme na povrchu… nám může něco říct o interiéru, například jak je měkký,“ říká postgraduální student Jiaru Shi.
Důsledky pro pochopení struktury plynových obrů
Tato studie poskytuje nový způsob, jak odvodit vnitřní složení planet z pozorovaných atmosférických jevů. Zdůrazňuje, že povrchové vzory kapaliny nejsou pouze estetickými rysy, ale spíše indikátory hlubších základních vlastností. Výsledky budou zveřejněny v Proceedings of the National Academy of Sciences.
Pochopení těchto vírových vzorců nakonec není jen o řešení planetárního počasí; je to prohlubující se pochopení skrytých niter plynných obrů a procesů, které formovaly jejich formování.
