Kæmpestorme forårsager hjertebanken i Saturns atmosfæriske hjerteslag

Enorme nordlige storme på Saturn kan forstyrre atmosfæriske mønstre ved planetens ækvator, finder den internationale Cassini-mission i en undersøgelse ledet af Dr. Leigh Fletcher fra University of Leicester.

Denne effekt ses også i Jordens atmosfære, tyder på, at de to planeter er mere ens end tidligere antaget.

På trods af deres betydelige forskelle, jordens atmosfærer, Jupiter, og Saturn viser alle et bemærkelsesværdigt lignende fænomen i deres ækvatoriale områder:lodret, cyklisk, nedadgående mønstre af vekslende temperaturer og vindsystemer, der gentager sig over en periode på flere år.

Disse mønstre - kendt som Quasi-Periodic Oscillation (QPO) på Saturn og Quasi-Quadrennial Oscillation (QQO) på Jupiter, på grund af deres ligheder med Jordens såkaldte Quasi-Biennial Oscillation (QBO) - synes at være en definerende egenskab for de midterste lag af en planetarisk atmosfære.

Jordens QBO er regelmæssig og forudsigelig, gentages hver 28. måned i gennemsnit. Imidlertid, det kan blive forstyrret af begivenheder, der finder sted i store afstande fra ækvator på vores planet – og en ny undersøgelse afslører, at det samme gælder for Saturns QPO.

"Disse svingninger kan opfattes som en planets hjerteslag, " siger Leigh Fletcher fra University of Leicester, Storbritannien, hovedforfatter af undersøgelsen (publiceret i Natur astronomi ) og medforsker af Cassini's Composite Infrared Spectrometer (CIRS). "Cassini så dem på Saturn for omkring et årti siden, og jordbaserede observationer har set dem på Jupiter, også. Selvom atmosfæren fra de fjerne gasgiganter kan se overraskende anderledes ud end vores egen, Når vi ser nøje efter, begynder vi at opdage disse velkendte naturlige mønstre."

Cassini observerede Saturn fra juni 2004 til 15. september 2017, da missionen sluttede med at kaste sig ned i gasplanetens atmosfære. For bedre at forstå Saturns QPO, Fletcher og kolleger studerede data fra Cassinis CIRS, der dækker hele denne periode.

"Vi så på data om Saturns 'hjerteslag', som gentages cirka hvert 15. jordår, og fandt en enorm forstyrrelse - en hjertebanken, for at fortsætte metaforen – spænder over 2011 til 2013, hvor hele ækvatorialområdet afkølede dramatisk, " tilføjer medforfatter Sandrine Guerlet fra Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD), Frankrig. "Da vi tjekkede timingen, vi indså, at dette skete direkte efter udbruddet af en kæmpestorm, der slyngede sig rundt om hele Saturns nordlige halvkugle. Dette antyder en forbindelse mellem de to begivenheder:vi tror, ​​at bølgeaktiviteten forbundet med denne enorme storm gik mod ækvator og forstyrrede QPO, trods stormen, der raser titusindvis af kilometer væk!"

Denne storm var kendt som den store nordlige storm. Sådanne storme forekommer omtrent en gang hvert Saturnian-år, hvilket svarer til 30 jordår. Timingen af ​​stormen var således serendipit, gør det muligt for Cassini at observere den i detaljer fra kredsløb omkring den ringmærkede planet.

Selvom indflydelsen fra Saturniske storme var kendt for at være betydelig, denne undersøgelse tyder på en endnu bredere indflydelse end forventet, og bekræfter en forbindelse mellem Saturns QPO og fjernbetjeningen, forskellige begivenheder, der finder sted andre steder i planetens atmosfære.

"Vi blev særligt begejstrede, da vi sammenlignede denne hjertebanken på Saturn med en observeret i Jordens QBO i 2016:den blev forstyrret på lignende måde af bølger, der transporterede momentum fra Jordens nordlige halvkugle til ækvator, " tilføjer Fletcher. "Den forstyrrelse var uden fortilfælde i over 60 års overvågning af QBO - og alligevel var vi heldige nok til at fange en lignende adfærd på arbejdet på Saturn med Cassini."

På jorden, dette forhold mellem fjerne begivenheder i en planets klimasystem er kendt som teleforbindelse. Meteorologiske mønstre over hele kloden er kendt for at være nænsomt forbundet med hinanden, og kan påvirke hinanden ret betydeligt. Et centralt eksempel på dette er El Niño Southern Oscillation, som kan påvirke temperaturer og klimamønstre over hele Jorden.

"Det er bemærkelsesværdigt at se denne proces finde sted på en anden planet i vores solsystem - især en, der er så vidt forskellig fra vores eget, siger Nicolas Altobelli, ESA-projektforsker for Cassini-Huygens-missionen.

"Cassini-Huygens kan nu have afsluttet sin mission, men der er stadig et væld af data at udforske, og en enorm mængde værdifuld information, der skal indsamles fra rumfartøjets observationer. Udover at fortælle os mere om Saturn, gas gigantiske planeter, og solsystemet generelt, denne undersøgelse hjælper os med bedre at forstå Jorden. Dette er en vigtig drivkraft for vores forskning i andre planeter:at opdage mere om vores egen."