سیاره زحل؛ باران آمونیاک و طوفان‌هایی که صدها سال طول می‌کشد

زحل، یا همان سیاره کیوان، پیش از این تا حدودی آرام‌تر از غول گازی منظومه شمسی یعنی سیاره مشتری به نظر می‌رسید. در سیاره مشتری، طوفانی بسیار بزرگ به نام «لکه سرخ بزرگ»، به ابعاد ده‌ها هزار کیلومتر، در جریان است که بزرگ‌ترین طوفان در منظومه شمسی به‌شمار می‌رود. با این حال، طوفان‌های تازه کشف شده در زحل نیز به‌قدری قدرتمندند که طوفان‌های زمینی در برابر آن‌ها هیچ‌اند.

به گزارش ایتنا و به نقل از ایندیپندنت، طوفان‌های بزرگ زحل، که تصور می‌شود هر ۲۰ تا ۳۰ سال یک‌ بار رخ می‌دهد، شبیه به طوفان‌های روی زمین، اما به‌مراتب بزرگ‌تر است. طوفان‌های زمینی از اقیانوس‌های‌ سیاره ما انرژی می‌گیرند، ولی سازوکار شکل‌گیری طوفان‌های بزرگ در جو پر از هیدروژن و هلیوم زحل تا حدودی مرموز و ناشناخته است.

ستاره‌شناسان دانشگاه کالیفرنیا، در برکلی، و دانشگاه میشیگان، در آن آربور، با بررسی اختلال‌های توزیع گاز آمونیاک در جو (اتمسفر) ضخیم زحل، اطلاعات بیشتری درباره طوفان‌های این سیاره به دست آورده‌اند.

چنگ لی، استادیار دانشگاه میشیگان، می‌گوید که درک سازوکارهای بزرگ‌ترین طوفان‌ها در منظومه شمسی نظریه طوفان‌ها را در قالب کیهانی گسترده‌تری قرار می‌دهد، دانش کنونی ما را به چالش می‌کشد، و مرزهای دانش هواشناسی زمین را گسترش می‌دهد.

لی و تیم پژوهشی او در بررسی گسیل‌های رادیویی آمونیاک در جو زحل، با استفاده از آرایه بسیار بزرگ کارل جی. جانسکی (وی‌اِل‌اِی) در نیومکزیکو، این اختلال را شناسایی کردند. اگرچه به نظر می‌رسد زحل در طیف نور مرئی رنگی عمدتا یکنواخت دارد، نوارهای متمایز آن و تفاوت‌ میان لایه‌های جوی در ارتفاع‌های مختلف، زمانی که در امواج رادیویی مشاهده شوند، آشکارتر است.

علت هم این است که با مشاهدات رادیویی می‌توان جو (اتمسفر) سیارات را عمیق‌تر رصد کرد تا با تلسکوپ‌های نوری و این امکان به اخترشناسان فرصت می‌دهد که فرایندهای شیمیایی و فیزیکی عامل تشکیل ابر و انتقال گرما را بهتر بشناسند.

ایمکه دی پاتر، ستاره‌شناس دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، می‌گوید که دانشمندان طول‌موج‌های رادیویی در زیر لایه‌های ابر مرئی در سیارات غول‌پیکر را بررسی می‌کنند. به گفته او، از آنجا که واکنش‌ها و دینامیک شیمیایی به تغییر ترکیب جو سیاره منجر می‌شود، رصد زیر این لایه‌های ابر برای شناخت دقیق ترکیب واقعی جو سیاره ضروری است. او می‌گوید این پارامتری مهم و کلیدی برای الگوهای کامپیوتری شکل‌گیری سیاره‌ها است.

 

این تیم پژوهشی همچنین موفق شد پدیده‌ای شگفت‌انگیز را در گسیل‌های رادیویی منتشرشده از درون جو زحل کشف کند که به شکل ناهنجاری‌هایی در غلظت آمونیاک ظاهر شده است. بدین ترتیب، دانشمندان توانستند این ناهنجاری‌ها را به ابرطوفان‌های قبلی مرتبط کنند که در نیمکره شمالی این غول گازی به راه افتاده بود.

در بررسی آن‌ها، غلظت آمونیاک در عرض‌های جغرافیایی میانی زحل کمتر بود که نشان‌دهنده وجود لایه بالاتر ابر یخی آمونیاک است.

با این حال، در حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ کیلومتری زیر آن، غلظت آمونیاک افزایش نشان می‌داد. تیم پژوهشی بر این نظر است که این غلظت نتیجه انتقال آمونیاک از لایه‌های بالایی جو به لایه‌های پایین‌تر به شکل باران آمونیاکی است. این پدیده ناشی از طوفان‌های بزرگی است که ممکن است صدها سال ادامه داشته باشد. پژوهش‌‌های اخترشناسان نشان می‌دهد که با وجود آنکه زحل و غول گازی دیگر منظومه شمسی، یعنی مشتری، ترکیبات مشابهی دارند، این سیاره‌های پنجم و ششم منظومه ما تفاوت چشمگیری با یکدیگر دارند.

در حالی که در مشتری بین لایه‌های جو (اتمسفر) تفاوت وجود دارد، این تغییر، برخلاف آنچه در زحل دیده می‌شود، ناشی از فعالیت‌های طوفانی نیست. این به معنی آن است که حتی زمانی که غول‌های گازی در کنار یکدیگر در یک سیستم سیاره‌ای قرار داشته باشند، تفاوت چشمگیری میان آن‌ها وجود دارد.

این پژوهش همچنین ممکن است بر شیوه تحقیق دانشمندان در جست‌وجوی طوفان‌های بزرگ در میان غول‌های گازی خارج از منظومه شمسی نیز اثر بگذارد.