Gió ở rìa ngoài ‘thắng cuộc đua’ trong hệ thống bão lớn này

Hãy lắng nghe, những người hâm mộ đua xe! Hành lang xa nhất không còn lợi thế có thể đoán trước được nữa. trong một sao MộcVết Đỏ Lớn, một cơn bão đã rung chuyển trong nhiều thế kỷ, và tốc độ ở “làn đường bên ngoài” của nó đang di chuyển nhanh hơn làn đường bên trong – và tiếp tục tăng tốc độ. Bằng cách phân tích dữ liệu dài hạn trong vòng lặp tốc độ cao này, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng gió đã tăng tới 8% từ năm 2009 đến năm 2020. Những phát hiện này chỉ có thể được thực hiện bằng cách sử dụng Hubble: Kính thiên văn đã thu thập hơn 10 năm quan sát thường xuyên, Nó hoạt động giống như một “người canh bão” cho các hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta.

Giống như tốc độ của một người lái xe đua tiên tiến, những cơn gió tăng tốc trong “hành lang” xa nhất từ ​​Vết Đỏ Lớn của Sao Mộc – một khám phá chỉ có thể thực hiện được bởi NASA‘NS Kính viễn vọng không gian Hubble, đã theo dõi hành tinh trong hơn một thập kỷ.

Các nhà nghiên cứu phân tích “báo cáo bão” thường xuyên của Hubble phát hiện ra rằng tốc độ gió trung bình trong ranh giới bão, được gọi là vòng vận tốc cao, tăng tới 8 phần trăm từ năm 2009 đến năm 2020. Ngược lại, gió gần vùng màu đỏ ở khu vực sâu hơn vị trí di chuyển chậm hơn đáng kể, giống như ai đó đang lười biếng chèo thuyền vào một buổi chiều Chủ nhật đầy nắng.

Những đám mây bão lớn, có màu đỏ tươi quay ngược chiều kim đồng hồ với tốc độ vượt quá 400 dặm một giờ – và cơn lốc lớn hơn chính Trái đất. Đốm đỏ là huyền thoại một phần vì con người đã quan sát nó hơn 150 năm.

Hình ảnh mới nhất về Sao Mộc này do Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA / ESA chụp vào ngày 25 tháng 8 năm 2020, khi hành tinh này cách Trái đất 653 triệu km. Tầm nhìn sắc bén của Hubble cung cấp cho các nhà nghiên cứu một báo cáo cập nhật về thời tiết hỗn loạn trong bầu khí quyển của hành tinh quái vật, bao gồm cả việc hình thành một cơn bão mới rực rỡ và sự đổi màu của Vết Đỏ Lớn một lần nữa. Hình ảnh mới cũng cho thấy mặt trăng băng giá Europa của sao Mộc. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA, ESA, STScI, A. Simon (Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard), MH Wong (Đại học California, Berkeley) và nhóm Opal

Khi tôi lần đầu tiên nhìn thấy kết quả, tôi đã hỏi ‘Điều này có ý nghĩa không? “Michael Wong nói đại học California, Berkeley, người dẫn đầu phân tích được xuất bản trong Thư nghiên cứu địa vật lý. Nhưng đây là điều mà chỉ Hubble mới có thể làm được. Tuổi thọ của Hubble và các quan sát liên tục giúp việc phát hiện này có thể thực hiện được. “

Chúng tôi sử dụng vệ tinh quay quanh Trái đất và máy bay để theo dõi các cơn bão lớn trên Trái đất trong thời gian thực. Amy Simon thuộc Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, người đã đóng góp vào nghiên cứu, giải thích: “Vì không có máy bay bão trên Sao Mộc, chúng tôi không thể đo gió một cách nhất quán tại địa điểm này. “Hubble là kính thiên văn duy nhất có loại bao phủ thời gian và độ phân giải không gian có thể chụp các cơn gió của Sao Mộc một cách chi tiết như vậy.”

Sự thay đổi về tốc độ gió mà họ đo được bằng Hubble trung bình ít hơn 1,6 dặm / giờ mỗi năm trên Trái đất. Simon nói: “Chúng tôi đang nói về một thay đổi nhỏ đến mức nếu bạn không có dữ liệu của Hubble trong 11 năm, chúng tôi sẽ không biết điều đó đã xảy ra. “Với Hubble, chúng tôi có độ chính xác cần thiết để xác định phương hướng.” Việc giám sát liên tục của Hubble cho phép các nhà nghiên cứu truy cập lại và phân tích dữ liệu của nó với độ chính xác chính xác khi họ tiếp tục thêm vào nó. Các đặc điểm nhỏ nhất mà Hubble có thể phát hiện trong cơn bão chỉ rộng 105 dặm, gấp đôi chiều dài của Đảo Rhode.

Mỗi tập trong video này đại diện cho khoảng 10 giờ Trái đất hoặc một ngày tính từ Sao Mộc và ước tính sẽ trông như thế nào nếu Vết đỏ Lớn liên tục được chiếu sáng. Bằng cách phân tích bộ dữ liệu này từ Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA / ESA, các nhà nghiên cứu đã có thể mô phỏng những cơn gió sẽ như thế nào xung quanh Vết đỏ Lớn của Sao Mộc: phía nam Vết đỏ Lớn có một tia phản lực hướng đông và ở ranh giới phía nam có là một máy bay phản lực hướng Tây. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA, ESA, MH Wong (UC Berkeley)

Wong nói thêm: “Chúng tôi nhận thấy rằng tốc độ gió trung bình ở Vết Đỏ Lớn đã tăng nhẹ trong thập kỷ qua. “Chúng tôi có một ví dụ khi phân tích bản đồ gió 2D của chúng tôi cho thấy những thay đổi đột ngột vào năm 2017 khi có một cơn bão đối lưu lớn gần đó.”

Để phân tích tốt hơn lượng dữ liệu của Hubble, Wong đã thực hiện một cách tiếp cận mới để phân tích dữ liệu của mình. Sử dụng phần mềm để theo dõi hàng chục đến hàng trăm nghìn vectơ gió (hướng và tốc độ) mỗi khi Hubble quan sát Sao Mộc. Wong giải thích: “Nó giúp tôi có một tập hợp các phép đo vận tốc nhất quán hơn. “Tôi cũng đã thực hiện một loạt các bài kiểm tra thống kê để xác định liệu có hợp lý khi gọi nó là sự gia tăng tốc độ gió hay không.”

Tăng tốc độ có nghĩa là gì? Điều này rất khó chẩn đoán, vì Hubble không thể nhìn thấy đáy của cơn bão rất rõ. Wong giải thích: “Nhưng dữ liệu thú vị có thể giúp chúng tôi hiểu được cái gì cung cấp nhiên liệu cho Vết đỏ lớn và cách nó bảo tồn năng lượng.” Vẫn còn rất nhiều việc phải làm để hoàn thiện hiểu nó.

Mô hình 3D của Sao Mộc này được máy tính tạo ra từ bản đồ toàn cầu mới của hành tinh do Máy ảnh Trường rộng 3 của Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA / ESA chụp vào ngày 27 tháng 6 năm 2019, khi hành tinh này cách Trái đất 644 triệu km. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA, ESA, A. Simon (Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard), M.H. Wong (Đại học California, Berkeley), M. Kornmesser

Các nhà thiên văn tiếp tục nghiên cứu về “vua” của các cơn bão trong hệ mặt trời kể từ những năm 1870. Vết Đỏ Lớn là vật chất mọc lên từ bên trong Sao Mộc. Nhìn từ phía bên, cơn bão sẽ có cấu trúc bánh cưới nhiều tầng với những đám mây cao ở trung tâm xếp thành tầng bên ngoài của nó. Các nhà thiên văn đã nhận thấy rằng nó thu nhỏ kích thước và trở nên hình tròn hơn hình bầu dục trong các quan sát kéo dài hơn một thế kỷ. Đường kính hiện tại của nó là 10.000 dặm, có nghĩa là Trái đất có thể nằm gọn bên trong nó.

Ngoài việc quan sát cơn bão huyền thoại tồn tại lâu đời này, các nhà nghiên cứu đã quan sát các cơn bão trên các hành tinh khác, bao gồm sao Hải vươngChúng có xu hướng di chuyển khắp bề mặt hành tinh và biến mất chỉ trong vòng vài năm. Nghiên cứu như thế này không chỉ giúp các nhà khoa học tìm hiểu về các hành tinh riêng lẻ, mà còn giúp đưa ra kết luận về vật lý cơ bản thúc đẩy và duy trì các cơn bão hành tinh.

Tham khảo: “Sự tiến hóa của gió ngang ở Vết đỏ lớn của Sao Mộc từ Năm Jovian của Bản đồ HST / WFC3” của Michael H. – Davis, ngày 29 tháng 8 năm 2021, Thư nghiên cứu địa vật lý.
doi: 10.1029 / 2021GL093982

Phần lớn dữ liệu để hỗ trợ nghiên cứu này đến từ chương trình Di sản Khí quyển Hành tinh Ngoài (OPAL) của Hubble, chương trình cung cấp các quan điểm toàn cầu hàng năm của Hubble về các hành tinh bên ngoài, cho phép các nhà thiên văn tìm kiếm những thay đổi về bão, gió và mây của hành tinh.