カッシーニミッションのデータに基づく新しい研究では、土星の大気に驚くべき何かが明らかになっています。ガスジャイアントの北極での嵐は何十年も前から知られていましたが、今ではこの巨大な六角形の嵐が土星の大気の奥深くにある数百キロの高さの巨大な巨大体である可能性があるようです。
2004年にカッシーニが土星に到着したとき、それは南半球では夏であり、宇宙船は南極で極渦を発見しました。結局、夏が北半球に到着し、北極で嵐の形成を目撃しました。これは、ボイジャーの任務が土星を研究し、土星の北極で夏の嵐を発見した1980年代以来私たちが知っていることを再確認しただけです。
「暖かくなった土星の北極にある種の渦が見られると予想していましたが、その形状は本当に驚くべきものでした。」 – Leigh Fletcher、レスター大学、英国、主執筆者。
しかし、この北部の嵐は円形ではなく六角形で、土星の大気の中でより深い嵐と同じ六角形を共有しています。最初にボイジャーによって発見されました。問題は、嵐のそびえ立つ怪物が1人見られるかどうかです。それとも六角形で形成された2つの別々の嵐ですか？
「この新しく発見された渦のエッジは六角形のように見え、土星の大気の奥深くにある有名で奇妙な六角形の雲パターンと正確に一致しています」と、新しい研究の筆頭著者である英国レスター大学のリーフレッチャーは述べています。
このビデオは、ボイジャーによって最初に発見された、土星の大気の奥深くにある六角形の雲パターンを示しています。
カッシーニの任務に携わった科学者たちは、土星の夏が到来したときに北極で嵐の形が見られると完全に予想していましたが、その形には驚いていました。 「六角形が自然に同じように2つの異なる高度で発生しました。1つは雲の下で、もう1つは成層圏の高さです。六角形は、実際には数百キロメートルの垂直範囲にわたる高層構造です」とフレッチャー氏は述べています。
この新しい研究の中心は、カッシーニの複合赤外分光計（CIRS）です。 CIRSは2010年から2017年の間にこのデータを取得しました。これは、高い軌道傾斜からの土星の成層圏の温暖化を示しています。下の合成画像は、土星の成層圏の漸進的な温暖化と、六角形の嵐の漸進的な形成を示しています。
カッシーニの使命の早い段階で、上層部の大気は単にCIRSが見るには寒すぎました。成層圏は摂氏約-158度で、この機器には20度冷たすぎました。しかし、土星の年は約30年であり、2009年に北極地方が温暖化し始めました。 2014年頃までに、カッシーニのCIRS装置は上層大気を研究することができました。
「土星の1年は地球でおよそ30年に及ぶため、冬は長くなります。土星は、2009年に北の冬の深さから出現し始めただけで、北半球が夏に近づくにつれて徐々に暖まりました。」 –フランスのラボラトワールドメテオロギーダイナミクの共著者であるサンドリーヌゲレを研究する。
「2014年以降、CIRS装置を使用して北部成層圏を初めて探査することができました」とGuerlet氏は述べています。 「極渦がますます目に見えるようになると、六角形のエッジがあることに気付き、以前考えられていたよりもはるかに高い高度で既存の六角形が見えていることに気付きました。」
この研究は、土星の極域が互いに非常に異なっていることを示しています。カッシーニがそのミッションの初期に夏の間に南部地域を観察したとき、六角形の嵐のパターンはありませんでした。北部の嵐も涼しく、成熟も少なく、そのダイナミクスは完全に異なります。現時点では、科学者はそれがなぜなのかを推測することしかできません。
「これは、まだ理解していない土星の両極間に根本的な非対称性があることを意味する可能性があります。または、北極渦が最後の観測でまだ発達していて、カッシーニの終焉後もそうであったことを意味する可能性があります。」とフレッチャーは述べた。カッシーニの使命は、2017年9月に「グランドフィナーレ」で終了しました。このとき、宇宙船は故意に土星の大気に突入して破壊されました。
科学者たちは、土星の気象パターンを長い間研究してきました。彼らは、惑星の厚い雲の層が惑星の気象のほとんどをホストしていることを長い間知っていました。北極の特徴は、1980年代にボイジャーによって最初に発見されました。北の極六角形は、長く続く特徴であることを知っています。科学者たちは、この地球上のジェット気流のように、その特徴が惑星自体の自転に関係しているのではないかと考えています。
土星の大気について学ぶべきことがたくさんあることは明らかです。成層圏の六角形の嵐と大気のより深い六角形の嵐が同じ嵐である可能性は低いです。風が層状に変化しすぎています。ただし、別の方法で接続することもできます。北部地域の大気特性を調査した後、フレッチャーらは、六角形のような波は上向きに伝播できず、雲の頂上に閉じ込められたままである必要があると判断しました。これは、エバネッセンスと呼ばれるプロセスによるものです。 「波の「情報」が上向きに漏れる1つの方法は、エバネッセンスと呼ばれるプロセスによるものです。波の強さは高さとともに減衰しますが、成層圏まで持続するのに十分な強さです」とフレッチャーは説明します。
この研究の全体像は、エネルギーが大気のさまざまな層を介してどのように輸送されるかという現在進行中の問題であり、私たちが地球上で理解しようとしていることです。土星の北極渦が六角形をしている方法と理由を理解できれば、大気中の深部の現象が上空の環境にどのように影響するかが明らかになります。
「土星の北六角形は、太陽系の最もカリスマ的なメンバーの1つの象徴的な特徴です。そのため、それがまだ大きな謎を抱えていることを発見することは、非常にエキサイティングです」–カッシーニホイヘンスミッションのESAプロジェクトサイエンティスト、ニコラスアルトベリ
カッシーニの使命は、土星についてのことをまだ示しています。この調査の背後にあるチームに関しては、カッシーニが終了してからほぼ1年後に北の六角形を発見するのはほろ苦いことです。フレッチャー氏は次のように述べています。カッシーニの寿命の終わりにこの成層圏の六角形だけを発見したのは非常にイライラします。」
