Полярні шторми на Юпітері та Сатурні розкрили таємниці, які ховаються в надрах цих планет.

Юпітер і Сатурн мають багато спільного: вони складаються переважно з водню та гелію, обертаються з подібною швидкістю та випромінюють значну кількість внутрішнього тепла. Обидві планети також відомі своєю екстремальною погодою -- потужними вітрами, гігантськими штормами та складними хмарними структурами. Однак їхні полярні бурі суттєво різняться, і саме це десятиліттями залишалося загадкою для вчених.

Цю інформацію опублікувало видання Science Alert.

Спостереження показують: на кожному полюсі Сатурна формується один великий стійкий вихор. Натомість на Юпітері домінує один центральний шторм, оточений кільцем із кількох менших вихорів. Нове дослідження планетологів з Массачусетського технологічного інституту пропонує пояснення цієї різниці, пов'язуючи її з тим, як атмосферні шторми взаємодіють із глибшими шарами планет.

Вчені Ванінь Кан і Цзяру Ши створили двовимірну модель, що описує динаміку рідин на поверхні, здатну відтворювати полярні вихори, які були зафіксовані космічними апаратами під час тривалих спостережень за газовими гігантами. Цей метод значно спростив процес розрахунків, оскільки в умовах швидкого обертання рідини зазвичай вирівнюються уздовж осі обертання, а їх вертикальні зміни залишаються незначними.

Дослідження виявило, що величезні шторми на газових планетах виникають в результаті менших атмосферних явищ, зокрема конвективних процесів. У міру розвитку цих вихорів вони зустрічають певні обмеження, які впливають на їх максимальний розмір. До таких факторів належать глибина атмосфери, потужність енергетичного "підживлення" та швидкість енергетичних втрат через тертя.

За результатами моделювання, атмосфера Юпітера є достатньо глибокою та енергійною, щоб породжувати кілька великих вихорів. Водночас рання поява турбулентності заважає їм зливатися в один домінантний шторм. У результаті на полюсах формується стабільна система з кількох окремих вихорів, яка зберігається на видимій поверхні планети.

У випадку Сатурна ситуація виглядає інакше. Модель припускає, що або атмосферне форсування там менш інтенсивне, або ж енергетичні втрати через тертя вищі, або ж спостерігається комбінація обох цих факторів. Це усуває перешкоди, які заважають злиттю вихорів, і дозволяє їм об'єднуватися в один величезний полярний шторм. Значну роль у цьому процесі може відігравати також щільність нижнього шару атмосфери, де виникають вихори.

Науковці підкреслюють, що їхні результати не слугують безпосереднім підтвердженням відмінностей у внутрішній структурі планет. Проте вони вказують на те, що атмосферні візерунки, які ми спостерігаємо, можуть відображати умови, що існують на значних глибинах під поверхнею. Це, зокрема, може дати змогу зрозуміти, наскільки "м'яким" або стратифікованим є середовище, в якому виникають полярні шторми.

Дослідники вказують на те, що ці відмінності можуть бути зумовлені різним ступенем насичення надр Сатурна важчими елементами, а також більшою кількістю конденсованих речовин. Це, в свою чергу, може призводити до більш вираженої стратифікації атмосфери в порівнянні з Юпітером, що доповнює загальне розуміння структури газових гігантів.

Нагадаємо, астрономи виявили міжзоряний "тунель", який з'єднує Сонячну систему з іншими зоряними регіонами Чумацького Шляху, що суттєво змінює уявлення про будову найближчого до нас космічного простору.