2013.11.19. - Miért nem tűnik el a Nagy Vörös Folt a Jupiteren?

A Naprendszer egyik nagy rejtélye, hogy a Jupiter légkörében miként maradhatott fenn hosszú évszázadokon át az ún. Nagy Vörös Folt, holott a kurrens elméletek szerint legfeljebb néhány évtized alatt el kellett volna tűnnie.

Nagy valószínűséggel a Naprendszer egyik legismertebb "felszíni" alakzata a Jupiter Nagy Vörös Foltja. Ez a hatalmas, a Földnél 2-3-szor nagyobb vihar évszázadok óta stabilan örvénylik a bolygóóriás légkörében, holott a folyadékok és gázok áramlási dinamikájára vonatkozó ismereteink alapján már réges-régen el kellett volna tűnnie. Pedram Hassanzadeh (Harvard University) és Philip Marcus (University of Berkeley) azonban úgy gondolják, új modelljükkel magyarázatot tudnak adni arra, hogy miért létezik az alakzat még ennyi idő után is. Az American Physical Society folyadékok áramlásával foglalkozó pittsburgh-i éves konferenciáján 2013. november 25-én bemutatandó eredményük új szempontokkal járulhat hozzá nem csak az óceáni áramlások stabilitásának, de a csillag- és bolygókeletkezésben fontos szerepet játszó örvényeknek a vizsgálatához is.

Hassanzadeh magyarázata szerint a Vörös Folthoz hasonló örvények energiája több folyamat következtében disszipálódik. A Foltot körbevevő légköri turbulenciák és hullámok folyamatosan gyengítik az örvény szeleinek erejét, de az hősugárzás formájában is jelentős energiát veszít. Mindehhez hozzájön még az, hogy az alakzat két, ellentétes irányú, nagy sebességű áramlási zóna (jet stream, futóáramlás) között helyezkedik el, ezek szintén lassíthatják a forgását. A kutatók egy része azt feltételezi, hogy a Nagy Vörös Folt kisebb örvények elnyelésével azonban energiához is jut. Marcus szerint néhány számítógépes modell mutatja is, hogy a nagy örvények tovább maradhatnak fenn, ha kisebbeket nyelnek el, ez a folyamat azonban nem eléggé hatékony ahhoz, hogy magyarázza a Vörös Folt élettartamát.

A Földnél 2-3-szor nagyobb Nagy Vörös Folt a Jupiter légkörének hosszú évszázadok óta megmagyarázhatatlanul stabil képződménye. Egy új modell eredményeként azonban egy lépéssel közelebb kerülhetünk ennek a rejtélynek a megoldásához is.
[Michael Carroll]

A probléma vizsgálatához Hassanzadeh és Marcus saját numerikus modellt és kódot fejlesztett, ami abban különbözik a korábbiaktól, hogy egyrészt teljesen három dimenziós, másrészt nagyon nagy felbontású. Sok örvénymodell az energia többségét "raktározó" vízszintes szélörvényekre fókuszál, mivel függőleges áramlások ugyan szintén jelen vannak az örvényekben, de azok sokkal kisebb energiájúak. Hassanzadeh szerint korábban ez utóbbi mozgásokat vagy azért nem vették figyelembe, mert nem tulajdonítottak nekik nagy jelentőséget, vagy azért, mert nagyon elbonyolították volna a modellekben használt egyenleteket.

Úgy tűnik azonban, hogy a Nagy Vörös Folt rendkívüli stabilitásának magyarázata - legalábbis részben - éppen ezekben a függőleges áramlásokban rejlik. Amint ugyanis az örvény energiát veszít, a vertikális áramlások fentről forró, alulról hideg gázt szállítanak a centruma felé, pótolva így az elveszített energia egy részét. A modell egy radiális irányú anyagmozgás létét is megjósolja, ami a futóáramlásokból pumpál további energiát az örvénybe, szintén hozzájárulva ezzel annak hosszú távú fennmaradásához.

Hassanzadeh szerint ugyanilyen függőleges áramlások magyarázhatják azt is, hogy a földi óceánokban miként maradhatnak fenn évekig nagy léptékű tengervíz-mozgások, mint például az Atlanti-óceánon a Gibraltári-szoros közelében keletkező áramlás. Vertikális komponenseik ráadásul az óceáni ökoszisztémában is fontos szerepet játszanak, mégpedig a mélyben található tápanyagok felszínre juttatásával.

A két kutató természetesen tisztában van azzal, hogy egyedül az ő modelljük sem tudja teljesen megoldani a problémát. Úgy gondolják, hogy a kisebb örvények megfigyelések által is alátámasztott esetenkénti elnyelése valóban szükséges az évszázados stabilitáshoz vezető energiapótláshoz. Ennek szellemében már el is kezdték modelljük módosítását, remélve, hogy a Nagy Vörös Folt előbb-utóbb sokkal kevésbé lesz rejtélyes, mint ma.

Forrás:

• ScienceDaily 2013.11.14.