Ученые устанавливают возраст и происхождение Большого Красного пятна на Юпитере
Исследователи из Университета Страны Басков (UPV/EHU), Политехнического университета Каталонии—BarcelonaTech (UPC) и Барселонского суперкомпьютерного центра (CNS-BSC) проанализировали исторические наблюдения, начиная с XVII века, и разработали численные модели, чтобы объяснить долговечность и природу Большого красного пятна (GRS) на Юпитере.
Большое красное пятно Юпитера, являясь символом среди объектов Солнечной системы, привлекает внимание своим огромным размером и ярким красноватым цветом, контрастирующим с бледными облаками планеты. Сегодня его диаметр сопоставим с диаметром Земли. Этот гигантский антициклонический вихрь, с ветрами, дующими по его краям со скоростью 450 км/ч, является самым крупным и долгоживущим вихрем в атмосферах планет Солнечной системы. Тем не менее, его возраст и механизм образования до сих пор вызывают споры.
Предположения о происхождении GRS ведут свое начало от первых телескопических наблюдений астронома Джованни Доменико Кассини в 1665 году, когда он обнаружил темный овал на той же широте, что и GRS, и назвал его «Постоянным пятном» (PS). Это пятно наблюдалось до 1713 года, после чего его след потеряли на 118 лет, пока в 1831 году астроном С. Швабе вновь не заметил на той же широте четкую овальную структуру, которая, возможно, стала зарождающимся GRS.
С тех пор GRS регулярно наблюдается с помощью телескопов и космических миссий. В своем исследовании ученые проанализировали эволюцию его размера и структуры, а также движения обоих метеорологических образований — PS и GRS — используя исторические данные, датируемые серединой XVII века.
«Из измерений размеров и движений мы пришли к выводу, что крайне маловероятно, что нынешнее GRS было PS, наблюдаемым Кассини. PS, вероятно, исчез между серединой XVIII и XIX веков, и теперь мы можем сказать, что продолжительность существования Красного пятна превышает как минимум 190 лет», — объяснил Агустин Санчес-Лавега, профессор физики UPV/EHU и руководитель исследования.
Красное пятно, размер которого в 1879 году составлял 39 000 км по самой длинной оси, сократилось до нынешних 14 000 км и стало более округлым. С 1970-х годов его изучали различные космические миссии, и недавно миссия Juno показала, что GRS неглубокое и тонкое по сравнению с его горизонтальными размерами, достигая в вертикали около 500 км.
Для выяснения механизма образования этого вихря команды UPV/EHU и UPC провели численное моделирование на испанских суперкомпьютерах, таких как MareNostrum IV BSC. Они использовали два типа моделей для изучения поведения тонких вихрей в атмосфере Юпитера.
На Юпитере преобладают мощные ветровые течения, меняющиеся с широтой. К северу от GRS ветры дуют на запад со скоростью 180 км/ч, тогда как к югу — на восток со скоростью 150 км/ч. Этот сдвиг скорости ветра создает условия для роста вихря.
Исследование рассмотрело механизмы образования GRS, включая извержение гигантской сверхштормы или слияние меньших вихрей. Результаты показали, что, хотя оба случая могут привести к образованию антициклона, их динамические свойства отличаются от нынешнего GRS.
«Мы также считаем, что если бы одно из этих необычных явлений имело место, то его следы должны были бы наблюдаться астрономами того времени», — сказал Санчес-Лавега.
Исследовательская группа также изучила возможность образования GRS из-за нестабильности ветров, способной формировать вытянутую ячейку, которая могла бы стать прото-GRS. Эта ячейка могла бы сжаться и привести к образованию компактного и быстро вращающегося GRS, наблюдаемого в конце XIX века.
«Наши симуляции показали, что вытянутые ячейки стабильны при вращении с периферийными ветрами Юпитера, как и ожидалось», — отметил Энрике Гарсия-Мелендо из UPC.
Используя различные модели, исследователи пришли к выводу, что скорость вращения прото-GRS играет ключевую роль в его стабильности. Будущие исследования будут направлены на понимание физики уменьшения GRS и его возможного распада или стабилизации.
