Wat gebeurt er met de Grote Rode Vlek op Jupiter? De grootste storm in het zonnestelsel kan eindelijk verdwijnen

JupiterDe Grote Rode Vlek is een gigantische draaikolk die al minstens 190 jaar bestaat. Recente studies suggereren dat deze plek anders is dan een eerder waargenomen plek, en simulaties onderzoeken hoe de winden van Jupiter deze plek kunnen hebben gevormd. De Grote Rode Vlek wordt kleiner en toekomstig onderzoek zal zich richten op de duurzaamheid ervan en mogelijke desintegratie in de toekomst.

De Grote Rode Vlek op Jupiter valt op als een van de meest herkenbare kenmerken in het zonnestelsel. Deze enorme atmosferische structuur, die zich momenteel uitstrekt over een diameter gelijk aan die van de aarde, is gemakkelijk herkenbaar vanwege zijn opvallende roodachtige kleur, die scherp contrasteert met de bleke wolkentoppen van Jupiter. Zelfs kleine telescopen kunnen het kenmerkende uiterlijk ervan vastleggen. De Grote Rode Vlek is een gigantische anticyclonische draaikolk, met windsnelheden van 450 km/u langs de buitenranden. Het heeft de titel van de grootste en langstlevende vortex in de atmosfeer van elke planeet in ons zonnestelsel. De exacte ouderdom van de Grote Rode Vlek is echter nog steeds onderwerp van discussie, en de processen achter de vorming ervan blijven een mysterie.

Speculaties over de oorsprong van de GRS gaan terug tot de eerste telescopische waarnemingen van astronoom Giovanni Domenico Cassinidie in 1665 een donker ovaal ontdekte op dezelfde breedtegraad als de GRS en deze de Permanente Vlek (PS) noemde, waar deze tot 1713 door hem en andere astronomen werd waargenomen.

Het ging vervolgens 118 jaar verloren en werd pas in 1831 opgemerkt door S. Opnieuw Schwabe, een opvallende structuur, ruwweg ovaal van vorm en op dezelfde breedtegraad als het grote sterrenbeeld Corvids; Dit kan worden beschouwd als de eerste waarneming van het huidige sterrenbeeld Grote Raaf, en misschien wel van een opkomend sterrenbeeld Grote Raaf. Sindsdien wordt het sterrenbeeld Grote Kraai regelmatig waargenomen met telescopen en door verschillende ruimtemissies die de planeet tot op de dag van vandaag hebben bezocht.

Analyse van de ontwikkeling van GRS

In de studie analyseerden de auteurs eerst de evolutie van de omvang ervan in de loop van de tijd, de structuur en de bewegingen van beide atmosferische formaties, de voormalige PS en de GRS; Hiervoor gebruikten ze historische bronnen die teruggaan tot het midden van de 17e eeuw, kort na de uitvinding van de telescoop.

“Uit metingen van afmetingen en bewegingen concluderen we dat het uiterst onwaarschijnlijk is dat de huidige rode vlek de PS-vlek is die werd waargenomen door J.D. Cassini en waarschijnlijk ergens tussen het midden van de 18e en 19e eeuw verdween, in welk geval we kunnen zeggen dat de levensduur van de plek Alhambra nu minstens 190 jaar oud is”, legt Agustín Sánchez La Vega uit, hoogleraar natuurkunde aan UPV/EHU die dit onderzoek leidde. De Rode Vlek, die in 1879 op zijn langste as 39.000 km lang was, is vandaag de dag geslonken tot ongeveer 14.000 km en wordt tegelijkertijd ronder.

Recente resultaten en simulatiestudies

Bovendien hebben verschillende ruimtemissies sinds de jaren zeventig dit atmosferische fenomeen nauwlettend bestudeerd. Meer recentelijk legde Sánchez La Vega uit dat “verschillende instrumenten aan boord van de Juno-missie in een baan rond Jupiter hebben aangetoond dat de atmosfeer van de aarde ondiep en dun is vergeleken met de horizontale afmetingen, ongeveer 500 kilometer verticaal.”

Om erachter te komen hoe deze enorme draaikolk ontstond, voerden de teams van UPV/EHU en UPC numerieke simulaties uit op Spaanse supercomputers, zoals de MareNostrum IV van BSC, onderdeel van het Spaanse Supercomputing Network (RES), met behulp van twee complementaire modellen van het gedrag van dunne draaikolken in De atmosfeer van Jupiter. De gigantische planeet wordt gedomineerd door sterke windstromen die langs de breedtegraden stromen, afwisselend in hun richting met de breedtegraad. Ten noorden van de GRS waait de wind in westelijke richting met snelheden van 180 km/u, terwijl in het zuiden de wind in tegengestelde richting, in oostelijke richting, waait met snelheden van 150 km/u. Dit genereert een enorme noord-zuid-scheerkracht in de windsnelheid, een sleutelelement waardoor de vortex daarin kan groeien.

In het onderzoek werd een reeks mechanismen onderzocht om het ontstaan ​​van de GRS te verklaren, waaronder de uitbarsting van een gigantische superstorm, vergelijkbaar met die welke zelden worden waargenomen op de tweelingplaneten. SaturnusOf de samensmelting van meerdere kleinere wervels geproduceerd door windschering. De resultaten geven aan dat, hoewel er in beide gevallen een anticycloon ontstaat, deze qua vorm en dynamische kenmerken verschilt van die in de huidige GRS. “Wij geloven ook dat als een van deze ongewone verschijnselen zich heeft voorgedaan, astronomen dit of de gevolgen ervan in de atmosfeer moeten hebben waargenomen en er destijds melding van moeten hebben gemaakt”, aldus Sánchez La Vega.

Numerieke simulatie en toekomstig onderzoek

In een derde reeks numerieke experimenten onderzocht het onderzoeksteam hoe deze rode vlek voortkomt uit een bekende instabiliteit in de wind, waarvan wordt gedacht dat deze in staat is een rechthoekige cel te produceren die deze omhult en vasthoudt. Deze cel zou dienen als een ontluikende rode macula, waarvan de daaropvolgende samentrekking aanleiding zou geven tot de snel roterende compacte rode macula die eind 19e eeuw werd waargenomen. De vorming van grote rechthoekige cellen is al waargenomen bij het ontstaan ​​van andere grote draaikolken op Jupiter.

“In onze simulaties hebben supercomputers ons in staat gesteld te ontdekken dat lange cellen stabiel zijn wanneer ze rond de GRS cirkelen met de snelheid van de wind van Jupiter, zoals te verwachten is wanneer ze zich vormen als gevolg van deze instabiliteit”, zegt Enrique Garcia Melendo, onderzoeker aan de Universiteit van Californië. Afdeling Natuurkunde aan de Universiteit van Pittsburgh. Met behulp van twee verschillende typen numerieke modellen, één bij UPV/EHU en de andere bij de Universiteit van Pittsburgh, concludeerden de onderzoekers dat als de rotatiesnelheid van het primaire GRS lager was dan de omgevingswindsnelheid, het primaire GRS uiteen zou vallen, waardoor de vorming van een stabiele vortex onmogelijk. Als deze te hoog is, verschillen de kenmerken van het initiële GRS van de kenmerken van het huidige GRS.

Toekomstig onderzoek zal zich richten op het reproduceren van de samentrekking van de atmosfeer van de zon in de loop van de tijd, om zo de fysieke mechanismen te ontdekken die ten grondslag liggen aan de duurzaamheid ervan in de loop van de tijd. Tegelijkertijd zal het proberen te voorspellen of de heliosfeer zal desintegreren en verdwijnen wanneer deze een maximale omvang bereikt, zoals gebeurde met de heliosfeer van Cassini, of dat deze zich zal stabiliseren op een maximale omvang die nog vele jaren kan aanhouden.

Referentie: “De oorsprong van de Grote Rode Vlek van Jupiter” door Agustín Sánchez La Vega, Enrique García Melendo, John Lejareta, Arnau Miro, Manel Soria en Kevin Ahrens Velasquez, 16 juni 2024, Geofysische onderzoeksbrieven.
DOI: 10.1029/2024GL108993