Credit imagine: NASA / JPL
Dacă o Universitate din California, Berkeley, viziunea fizicianului asupra lui Jupiter este corectă, planeta gigantă va fi într-o schimbare majoră de temperatură globală în următorul deceniu, deoarece majoritatea vârticelelor sale mari dispar.
Însă fanii Marii Pete Roșii se pot odihni ușor. Cel mai faimos dintre vortexurile lui Jupiter - care sunt adesea comparate cu uraganele Pământului - va rămâne pus, în mare parte datorită locației sale în apropierea ecuatorului planetei, spune Philip Marcus, profesor la Departamentul de Inginerie Mecanică al UC Berkeley.
Folosind vârtejuri și vâsle pentru comparație, Marcus își bazează prognoza pe principalii învățați în dinamica fluidelor la nivel de juniori și pe observația că multe dintre vortexurile lui Jupiter dispar literalmente în aer subțire.
„Prevăd că, din cauza pierderii acestor vârtejuri atmosferice, temperatura medie pe Jupiter se va schimba cu până la 10 grade Celsius, devenind mai caldă lângă ecuator și mai rece la poli”, spune Marcus. „Această schimbare globală a temperaturii va face ca fluxurile de jet să devină instabile și, prin urmare, să creeze noi vârtejuri. Este un eveniment la care vor putea fi martori chiar și astronomi din curtea sa. ”
Potrivit lui Marcus, schimbările iminente semnalează sfârșitul actualului ciclu climatic de 70 de ani de la Jupiter. Previziunile sale surprinzătoare sunt publicate în numărul 22 aprilie al revistei Nature.
Atmosfera furtunoasă a lui Jupiter are o duzină de fluxuri de jet, care călătoresc în direcții alternative de est și vest și care pot atinge viteze mai mari de 330 de mile pe oră. Ca și pe Pământ, vorticurile de pe Jupiter care se rotesc în sensul acelor de ceasornic în emisfera nordică sunt considerate anticicloni, în timp ce cele care se învârt în sens invers acelor de ceasornic sunt cicloni. Opusul este valabil în emisfera sudică, unde vorticurile în sensul acelor de ceasornic sunt cicloni, iar filele în sens invers acelor de ceasornic sunt anticiclone.
Marea pată roșie, situată în emisfera sudică, deține titlul de cel mai mare anticiclon al lui Jupiter; care se întinde pe o lungime de 12 500 de mile, este suficient de mare pentru a înghiți Pământul de două-trei ori.
Spre deosebire de furtunile ciclonice de pe Jupiter, uraganele Pământului și furtunile sunt asociate cu sisteme de joasă presiune și se disipă după zile sau săptămâni. În comparație, Marele Punct Roșu este un sistem de înaltă presiune care este stabil de mai bine de 300 de ani și nu prezintă semne de încetinire.
În urmă cu aproximativ 20 de ani, Marcus a dezvoltat un model de calculator care arată cum a apărut și a îndurat Marea Reședință în turbulența haotică a atmosferei lui Jupiter. Eforturile sale de a explica dinamica care o guvernează și alte vortice pe Jupiter au dus la proiecția sa actuală a schimbărilor climatice iminente ale planetei.
El spune că actualul ciclu de 70 de ani a început cu formarea a trei anticicloni distincte - Ovale Albe - care s-a dezvoltat la sud de Marea Pata Roșie în 1939. „Nașterea Ovalelor Albe a fost văzută prin telescoape pe Pământ”, spune el. „Cred că suntem în fața unui tratament similar în următorii 10 ani.”
Marcus spune că prima etapă a ciclului climatic presupune formarea de străzi vârtej care se întind pe fluxurile de jet spre vest. Anticiclonii se formează pe o parte a străzii, în timp ce ciclonii se formează pe cealaltă parte, fără ca două vârtejuri să se rotească în aceeași direcție direct adiacente una de cealaltă.
Majoritatea vârtejurilor se descompun lent cu turbulența. În etapa a doua a ciclului, unele vârtejuri devin suficient de slabe pentru a fi prinse în jgheaburile ocazionale, sau valurile Rossby, care se formează în fluxul de jet. Mai multe vortice pot fi prinse în aceeași jgheab. Când se întâmplă, călătoresc împreună, iar turbulența le poate face să se unească cu ușurință. Atunci când vorticurile sunt slabe, capturarea și contopirea continuă până când rămâne doar o pereche pe fiecare stradă vortex.
Dispariția notabilă a două ovale albe, unul în 1997 sau 1998 și un altul în 2000, a exemplificat fuziunea vârfurilor în etapa a doua și, astfel, a semnalat „începutul sfârșitului” actualului ciclu climatic al lui Jupiter, spune Marcus.
De ce ar afecta fuziunea vortexurilor la temperatura globală? Marcus spune că temperatura relativ uniformă a lui Jupiter - unde temperaturile la poli sunt aproape la fel ca la ecuator - se datorează amestecului haotic de căldură și flux de aer din vârfuri.
„Dacă elimini un rând întreg de vortice, oprești amestecarea căldurii la acea latitudine”, spune Marcus. „Acest lucru creează un zid mare și împiedică transportul căldurii de la ecuator la poli.”
După ce vor dispărea suficiente vârtejuri, atmosfera planetei se va încălzi la ecuator și se va răci la poli cu până la 10 grade Celsius în fiecare regiune, care este etapa a treia a ciclului climatic.
Această schimbare de temperatură destabilizează fluxurile de jet, care vor reacționa devenind ondulate. Valurile se abrupt și se sparg, așa cum se întâmplă la plajă, dar apoi se învârt în noi vârtejuri mari în a patra etapă a ciclului. În cea de-a cincea și ultima etapă a ciclului climatic, noile vortice scad în dimensiuni și se așează pe străzile vortexului pentru a începe un nou ciclu.
Slăbirea vârfurilor se datorează turbulenței și se întâmplă treptat în timp. Este nevoie de aproximativ o jumătate de secol pentru ca vorticurile nou formate să se micșoreze treptat suficient pentru a fi prinse într-un jgheab, spune Marcus.
Din fericire, apropierea Marelui Punct Roșu de ecuator o salvează de la distrugere. Spre deosebire de celelalte vârtejuri ale lui Jupiter, Marea Pată Roșie supraviețuiește „mâncând” anticiclonele sale vecine, spune Marcus.
Marcus observă că teoria sa asupra ciclului climatic al lui Jupiter se bazează pe existența unui număr aproximativ egal de cicloni și anticicloni pe planetă.
Având în vedere că semnele indicative ale vortexurilor sunt norii pe care îi creează, a fost ușor să ratăm prezența ciclonilor cu viață lungă, spune Marcus. El explică că spre deosebire de locul distinct al anticiclonului, ciclonii creează modele de nori filamentari care sunt mai puțin clar definite.
„În această privință, este ușor să crezi că Jupiter este dominat de anticicloni, deoarece norii lor învârtiți apar clar ca ochi de taur”, spune Marcus.
În lucrarea din Nature, Marcus prezintă o simulare a calculatorului care arată că centrul cald și perimetrul mai rece al unui ciclon creează aspectul norilor filamentari. În schimb, anticiclonele au centre reci și perimetre mai calde. Cristalele de gheață care se formează în centrul anticiclonului se umflă și se mută în părțile unde se topesc, creând un vârtej mai întunecat în jurul unui centru colorat mai deschis.
Marcus abordează studiul atmosferelor planetare din punctul de vedere neradițional al unui dinamist fluid. „Îmi bazez predicțiile pe legile relativ simple ale dinamicii vortexului în loc să folosesc cantități voluminoase de date sau modele atmosferice complexe”, spune Marcus.
Marcus spune că lecția despre climatul lui Jupiter ar putea fi că micile tulburări pot provoca schimbări globale. Cu toate acestea, el avertizează împotriva aplicării aceluiași model la climatul Pământului, care este influențat de mulți factori diferiți, atât naturali cât și artificiali.
„Totuși, este important să avem„ laboratoare ”diferite pentru climă”, spune Marcus. „Studierea altor lumi ne ajută să ne înțelegem mai bine pe ai noștri, chiar dacă nu sunt direct analogi.”
Cercetarea lui Marcus este susținută de subvenții de la Programul NASA Origins, de la National Science Foundation Astronomy and Plasma Physics Programs și Laboratorul Național Los Alamos.
Sursa originală: Comunicat de presă al UC Berkeley
