چرا لکه قرمز بزرگ مشتری در حال کوچک شدن است؟

بزرگترین طوفان منظومه شمسی در حال کوچک شدن است و دانشمندان سیاره‌شناسی فکر می‌کنند که توضیحی برای این موضوع دارند. این می تواند مربوط به کاهش تعداد طوفان های کوچکتر باشد که آن را تغذیه می کند و ممکن است لکه قرمز بزرگ مشتری (GRS) را با قدمت چند صد ساله گرسنه نگه دارد.

این طوفان از زمانی که برای اولین بار در اواسط دهه ۱۶۰۰ دیده شد، ناظران را از محل نشستن خود در نیمکره جنوبی جووین برانگیخت. مشاهدات مداوم از آن در اواخر دهه ۱۸۰۰ آغاز شد که به دانشمندان اجازه داد تا رژه ثابتی از تغییرات را ترسیم کنند. در این فرآیند، آنها چیزهای زیادی در مورد آن نقطه یاد گرفته اند. این یک منطقه پرفشار است که طوفان ضد سیکلون به وسعت ۱۶۰۰۰ کیلومتر با بادهایی با سرعت بیش از ۳۲۱ کیلومتر در ساعت ایجاد می کند. طوفان از طریق جو تا عمق حدود ۲۵۰ کیلومتری زیر ابرهای عمدتاً آمونیاکی گسترش می یابد.

مدل سازی یک لکه قرمز بزرگ کوچک و در حال رشد

در طول قرن گذشته، دانشمندان متوجه کوچک شدن GRS شدند که باعث شد یک پازل روی دستانشان باقی بماند. دکتری ییل دانش آموز Caleb Keaveney این ایده را داشت که شاید طوفان های کوچکتری که GRS را تغذیه می کنند می توانند در گرسنگی دادن آن نقش داشته باشند. او و تیمی از محققان بر روی تأثیر آنها تمرکز کردند و یک سری شبیه سازی سه بعدی از Spot را انجام دادند. آنها از مدلی به نام مدل مختصات همسانتروپیک سیاره ای آشکار (EPIC) استفاده کردند که در مطالعه جو سیاره ای استفاده می شود. نتیجه مجموعه ای از مدل های کامپیوتری بود که برهمکنش های بین لکه قرمز بزرگ و طوفان های کوچکتر با فرکانس و شدت متفاوت را شبیه سازی می کرد.

گروه کنترل جداگانه ای از شبیه سازی ها طوفان های کوچک را کنار گذاشتند. سپس، تیم شبیه سازی ها را مقایسه کرد. آنها دیدند که به نظر می رسد طوفان های کوچکتر لکه قرمز بزرگ را تقویت کرده و باعث رشد آن می شود. کیونی گفت: ما از طریق شبیه‌سازی‌های عددی دریافتیم که با تغذیه لکه قرمز بزرگ از طوفان‌های کوچک‌تر، همانطور که در مشتری رخ می‌دهد، می‌توانیم اندازه آن را تعدیل کنیم.

اگر این درست باشد، وجود (یا فقدان آن) آن طوفان های کوچکتر می تواند چیزی باشد که اندازه نقطه را تغییر می دهد. در اصل، بسیاری از نقاط کوچکتر باعث بزرگتر شدن آن می شوند. تعداد کمتری از کوچولوها باعث کوچک شدن آن می شود. علاوه بر این، مدل سازی تیم از یک ایده جالب پشتیبانی می کند. بدون فعل و انفعالات اجباری با این گرداب های کوچکتر، لکه می تواند در طی یک دوره حدود ۲.۶ سال زمینی کوچک شود.

استفاده از طوفان های زمین به عنوان مقایسه

لکه قرمز بزرگ تنها مکانی در منظومه شمسی نیست که دارای چنین سیستم پرفشاری با عمر طولانی است. زمین تعداد زیادی از آنها را تجربه می کند که معمولاً ‘گنبدهای گرما’ یا ‘بلوک’ نامیده می شوند.

بسیاری از ما با گنبدهای گرما آشنا هستیم زیرا آنها را در ماه های تابستان تجربه می کنیم. آنها اغلب در جریان جت بالای جو که در عرض های جغرافیایی میانی سیاره ما در گردش است، اتفاق می افتد.

ما می‌توانیم آنها را به خاطر برخی از آب و هوای شدیدی که مردم تجربه می‌کنند سرزنش کنیم – مانند امواج گرما و خشکسالی طولانی. آنها تمایل به ماندگاری طولانی دارند و به تعامل با آب و هوای گذرا کوچکتر مانند گرداب های پرفشار و پادسیکلون ها مرتبط هستند.

به گفته کیونی، با توجه به اینکه لکه قرمز بزرگ یک ویژگی آنتی سیکلونی است، پیامدهای جالبی برای ساختارهای جوی مشابه در هر دو سیاره دارد. او گفت: «برهم‌کنش‌ها با سیستم‌های آب‌وهوای نزدیک نشان داده شده است که گنبدهای گرمایی را حفظ و تقویت می‌کند، که این فرضیه ما را مبنی بر اینکه فعل و انفعالات مشابه در مشتری می‌تواند لکه قرمز بزرگ را حفظ کند، انگیزه داد. در تأیید این فرضیه، ما حمایت بیشتری از این درک از گنبدهای گرمایی روی زمین ارائه می‌کنیم.»

لکه قرمز بزرگ همیشه در حال تغییر

علاوه بر تغییر اندازه لکه قرمز بزرگ، ناظران متوجه تغییر رنگ آن نیز می شوند. عمدتاً قرمز مایل به نارنجی است اما مشخص شده است که به رنگ صورتی مایل به نارنجی محو می شود. رنگ‌ها نشان می‌دهند که شیمی پیچیده‌ای در منطقه رخ می‌دهد که توسط تابش خورشیدی تحریک شده است. بر روی یک ترکیب شیمیایی به نام هیدروسولفید آمونیوم و همچنین ترکیب آلی استیلن اثر می گذارد. این ماده ماده ای به نام تولین ایجاد می کند که در هر کجا که وجود داشته باشد رنگ قرمزی به آن می دهد.

گاهی اوقات این نقطه به دلیل برخی تعاملات پیچیده با ویژگی به نام کمربند استوایی جنوبی (SEB) تقریباً ناپدید شده است. SEB جایی است که لکه در آن قرار دارد و هنگامی که روشن و سفید است، نقطه تاریک می شود. در مواقع دیگر، تغییر رنگ معکوس اتفاق می افتد. در برخی موارد، خود SEB در زمان های مختلف ناپدید شده است. هیچ کس کاملاً مطمئن نیست که چرا این اتفاق می افتد، اما این یک تکه دیگر از پازل جوی است.

تغییرات لکه قرمز بزرگ نه تنها از روی زمین، بلکه توسط مأموریت‌های فضاپیمایی، که با وویجر شروع شده و در مأموریت‌های گالیله، کاسینی و جونو گسترش می‌یابد، به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است.

هر فضاپیما از ابزارهای تخصصی برای کاوش در نقطه، اندازه گیری سرعت باد و دمای آن و نمونه برداری از گاز و ترکیبات موجود در جو فوقانی استفاده می کرد. همه این داده‌ها مدل‌هایی مانند مدل‌هایی را که در Yale برای مدل‌سازی سهم طوفان‌های کوچکتر در رشد و کوچک شدن لکه قرمز بزرگ استفاده می‌شود، تغذیه می‌کند.