Penelitian terbaru dari ilmuwan planet MIT menjelaskan mengapa Jupiter dan Saturnus menunjukkan pola pusaran kutub yang sangat berbeda. Studi ini menunjukkan bahwa perbedaan-perbedaan ini tidak terjadi secara acak melainkan terkait dengan komposisi dan kepadatan material jauh di dalam interior masing-masing planet—sebuah temuan yang memiliki implikasi signifikan untuk memahami struktur gas raksasa.
Fitur Kutub yang Kontras: Pusaran Yupiter vs. Segi Enam Saturnus
Misi Juno dan Cassini milik NASA menyediakan data visual penting untuk penelitian ini. Juno, yang mengorbit Jupiter sejak 2016, menangkap gambar kutub utara planet yang kacau, didominasi oleh beberapa pusaran yang berputar-putar, masing-masing berukuran sekitar 3.000 mil. Sebaliknya, Cassini, sebelum misinya berakhir pada tahun 2017, mengamati kutub utara Saturnus sebagai pusaran heksagonal tunggal yang stabil yang membentang hampir 18.000 mil.
Pertanyaan ini telah lama membingungkan para ilmuwan: mengapa pola yang sangat berbeda pada planet-planet dengan ukuran dan komposisi yang sebanding? Baik Yupiter maupun Saturnus didominasi oleh hidrogen dan helium, sehingga membuat perbedaan tersebut semakin membingungkan.
Model yang Disederhanakan Menghasilkan Wawasan yang Mengejutkan
Untuk mengatasi misteri ini, tim MIT menggunakan model dinamika fluida dua dimensi—sebuah penyederhanaan yang disengaja dan terbukti efektif. Rotasi planet yang cepat memastikan pergerakan yang konsisten di sepanjang sumbunya, memungkinkan para peneliti untuk secara akurat merepresentasikan evolusi pusaran dalam dua dimensi, bukan dalam simulasi tiga dimensi yang rumit. Pendekatan ini membuat penelitian menjadi jauh lebih cepat dan efisien.
Tim mengadaptasi persamaan yang ada untuk memodelkan siklon di Bumi, menyesuaikannya agar sesuai dengan kondisi unik wilayah kutub Jupiter dan Saturnus. Dengan mensimulasikan perilaku fluida dalam berbagai skenario—mengubah ukuran planet, kecepatan rotasi, pemanasan internal, dan kelembutan/kekerasan fluida di bawahnya—mereka mengamati pola yang konsisten.
Kuncinya: Kepadatan Interior Menentukan Pembentukan Pusaran
Simulasi mengungkapkan bahwa “kelembutan” material di dasar pusaran menentukan ukurannya. Bahan yang lebih lembut dan ringan memungkinkan terjadinya vortisitas yang lebih kecil dan beragam (seperti yang terjadi di Jupiter), sedangkan material yang lebih padat dan keras memungkinkan terbentuknya pusaran tunggal berskala planet (seperti yang terlihat di Saturnus).
Hal ini menunjukkan bahwa interior Jupiter mungkin terdiri dari material yang lebih ringan dan tidak terlalu berlapis, sedangkan interior Saturnus dapat diperkaya dengan senyawa logam yang lebih berat sehingga menghasilkan lapisan yang lebih kuat.
“Apa yang kita lihat dari permukaan… mungkin memberi tahu kita sesuatu tentang interiornya, seperti betapa lembutnya bagian bawahnya,” kata mahasiswa pascasarjana Jiaru Shi.
Implikasi terhadap Pemahaman Struktur Raksasa Gas
Penelitian ini memberikan cara baru untuk menyimpulkan komposisi internal planet dari fenomena atmosfer yang dapat diamati. Studi ini menyoroti bahwa pola fluida permukaan bukan sekadar fitur estetika, namun bertindak sebagai indikator sifat fundamental yang lebih dalam. Temuan ini akan dimuat dalam Prosiding National Academy of Sciences.
Pada akhirnya, memahami pola pusaran ini bukan hanya tentang mengungkap cuaca planet; ini tentang mendapatkan wawasan lebih dalam tentang interior tersembunyi raksasa gas dan proses yang membentuk pembentukannya.
