I den hvirvlende baldakin af Jupiters atmosfære er skyfrie lapper så usædvanlige, at de store får det specielle navn "hot spots". Præcis hvordan disse lysninger dannes, og hvorfor de kun findes i nærheden af planetens ækvator, har længe været mysterier. Nu ved hjælp af billeder fra NASAs Cassini-rumfartøj har forskere fundet nye beviser for, at hotspots i Jupiters atmosfære er skabt af en Rossby-bølge, et mønster, der også ses i Jordens atmosfære og oceaner. Holdet fandt, at bølgen var ansvarlig for de hotspots glider op og ned gennem lagene i atmosfæren som en karrusellhest på en lystig runde.
”Dette er første gang, nogen nogensinde har sporet formen på flere hotspots over en periode, hvilket er den bedste måde at værdsætte den dynamiske karakter af disse funktioner,” sagde studiens hovedforfatter, David Choi, en NASA-postdoktor arbejder ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md. Avisen offentliggøres online i apriludgaven af tidsskriftet Icarus.
Choi og hans kolleger lavede time-lapse-film fra hundreder af observationer taget af Cassini under dens flyby af Jupiter i slutningen af 2000, da rumfartøjet kom nærmest til planeten. Filmene zoomer ind på en linje med hot spots mellem en af Jupiters mørke bælter og lyse hvide zoner, omtrent 7 grader nord for ækvator. I cirka to måneder (i jordtid) undersøger undersøgelsen de daglige og ugentlige ændringer i størrelser og former på hotspots, som hver gennemsnit dækker mere areal end Nordamerika.
Meget af det, forskere ved om hot spots, stammede fra NASAs Galileo-mission, som frigav en atmosfærisk sonde, der faldt ned til et hot spot i 1995. Dette var den første og hidtil eneste in-situ undersøgelse af Jupiters atmosfære.
”Galileos sonde-data og en håndfuld orbiter-billeder antydede på de komplekse vinde, der hvirvlede rundt og gennem disse hot spots, og rejste spørgsmål om, hvorvidt de grundlæggende var bølger, cykloner eller noget derimellem,” sagde Ashwin Vasavada, en papirforfatter, der er baseret på NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, og som var medlem af Cassini-billeddannelsesteamet under Jupiter-flybyen. ”Cassinis fantastiske film viser nu hele livscyklussen og udviklingen af hot spots i detaljer.”
Fordi hot spots er pauser i skyerne, giver de vinduer i et normalt uset lag i Jupiters atmosfære, muligvis helt ned til det niveau, hvor der kan dannes vandskyer. På billeder vises hot spots skyggefulde, men fordi de dybere lag er varmere, er hot spots meget lyse ved de infrarøde bølgelængder, hvor der føles varme; faktisk er det sådan, de fik deres navn.
En hypotese er, at hot spots opstår, når store træk med luft synker i atmosfæren og bliver opvarmet eller tørret ud under processen. Men den overraskende regelmæssighed af hot spots har ført til, at nogle forskere har mistanke om, at der er en atmosfærebølge involveret. Typisk stiller otte til 10 hotspots op, nogenlunde jævnt fordelt, med tætte, hvide skyer i mellem. Dette mønster kunne forklares med en bølge, der skubber den kolde luft ned, bryder eventuelle skyer og derefter bærer varm luft op, hvilket forårsager det tunge skydæksel, der ses i røgene. Computermodellering har styrket denne ræsonnement.
Fra Cassini-filmene kortlagde forskerne vinden i og omkring hver hot spot og plume og undersøgte interaktioner med hvirvler, der passerer forbi, udover vindyr eller spiralhvirvler, der smelter sammen med hot spots. For at adskille disse bevægelser fra den jetstrøm, hvor de hotspots befinder sig, sporer forskerne også bevægelserne af små “scooter” -skyer, svarende til cirrusskyer på Jorden. Dette gav den første direkte måling af jetstrømmens ægte vindhastighed, der blev uret til ca. 300 til 450 mph (500 til 720 kilometer i timen) - meget hurtigere end nogen tidligere troede. De hotspots forbliver i det mere afslappede tempo på ca. 225 km / h (362 kilometer i timen).
Ved at drille disse individuelle bevægelser, så forskerne, at bevægelserne på de hotspots passer til mønsteret af en Rossby-bølge i atmosfæren. På jorden spiller Rossby-bølger en vigtig rolle i vejret. For eksempel, når en eksplosion af frigid arktisk luft pludselig dypper ned og fryser Floridas afgrøder, interagerer en Rossby-bølge med den polære jetstrøm og sender den væk fra sin typiske kurs. Bølgen rejser rundt på vores planet, men vandrer med jævne mellemrum nord og syd, mens den går.
Bølgen, der er ansvarlig for de hotspots, cirkler også planeten vest mod øst, men i stedet for at vandre nord og syd glider den op og ned i atmosfæren. Forskerne vurderer, at denne bølge kan stige og falde 15 til 30 miles (24 til 50 kilometer) i højde.
De nye fund skulle hjælpe forskere med at forstå, hvor godt observationer, der blev returneret af Galileo-sonden, strækker sig til resten af Jupiters atmosfære. ”Og det er et andet skridt i at besvare flere af de spørgsmål, der stadig omgiver hotspots på Jupiter,” sagde Choi.
