ماذا يحدث للبقعة الحمراء العظيمة على كوكب المشتري؟ أكبر عاصفة في النظام الشمسي سوف تهدأ أخيراً

يوم الخميسبقعة وين الحمراء العظيمة عبارة عن دوامة عملاقة موجودة منذ 190 عامًا على الأقل. تشير الدراسات الحديثة إلى أنه يختلف عما تم ملاحظته سابقًا، وتبحث عمليات المحاكاة في كيفية تشكيل رياح المشتري. إن منطقة GRS تتقلص، وسوف تركز الأبحاث المستقبلية على استقرارها وتدهورها في المستقبل.

تعد البقعة الحمراء العظيمة لكوكب المشتري (GRS) واحدة من أكثر الميزات شهرة في النظام الشمسي. يمكن التعرف بسهولة على هذا النظام الجوي الضخم، الذي يبلغ الآن نفس قطر الأرض تقريبًا، بسبب لونه المحمر الذي يتناقض بشكل حاد مع قمم السحب الشاحبة لكوكب المشتري. حتى المناظير الصغيرة يمكنها التقاط مظهرها الفريد. إن GRS عبارة عن دوامة عملاقة مضادة للأعاصير مع سرعة رياح تصل إلى 450 كم / ساعة على حوافها الخارجية. إنها تحمل لقب كونها الدوامة الأكبر والأطول عمراً في الغلاف الجوي لأي كوكب في نظامنا الشمسي. ومع ذلك، لا يزال العمر الدقيق لـ GRS موضع نقاش، ولا تزال العمليات وراء تشكيلها لغزًا.

تعود التكهنات حول أصل GRS إلى ملاحظات التلسكوب الأولى التي أجراها عالم الفلك جيوفاني دومينيكو. كاسينيوفي عام 1665 اكتشف شكلًا بيضاويًا داكنًا عند نفس خط عرض GRS وأطلق عليه اسم “البقعة الدائمة” (PS) كما لاحظه هو وعلماء فلك آخرون حتى عام 1713.

فُقد أثرها بعد 118 عامًا. لم يكن الأمر كذلك حتى عام 1831 والسنوات اللاحقة عندما رأى S. Schwabe مرة أخرى هيكلًا واضحًا، بيضاوي الشكل تقريبًا وعلى نفس خط عرض GRS؛ ويمكن اعتبار هذه الملاحظة الأولى لـGRS الحالية، وربما GRS جديدة. ومنذ ذلك الحين، تتم مراقبة GRS بشكل مستمر بواسطة التلسكوبات والمركبات الفضائية المختلفة التي زارت الكوكب حتى الآن.

تحليل تطور GRS

في هذه الدراسة، قام المؤلفون أولاً بتحليل تطور حجمها مع مرور الوقت، وبنيتها وحركات نظامين للأرصاد الجوية، PS وGRS السابقين؛ وللقيام بذلك، استخدموا مصادر تاريخية يعود تاريخها إلى منتصف القرن السابع عشر، بعد وقت قصير من اختراع التلسكوب.

“من قياسات المقادير والحركات، وجدنا أن GRS الحالي من غير المرجح أن يكون PS الذي رصدته GT Cassini. ربما اختفى PS بين القرنين الثامن عشر ومنتصف القرن التاسع عشر، وفي هذه الحالة يمكننا القول أن عمر اللون الأحمر وأوضح UPV/EHU وأوغسطين سانشيز لافيكا، أستاذ الفيزياء، أن البقعة أطول من 190 عامًا على الأقل. الذي قاد هذا البحث. البقعة الحمراء، التي كانت بطول محورها الطويل 39000 كيلومتر في عام 1879، تقلصت إلى 14000 كيلومتر الحالية وأصبحت في نفس الوقت أكثر استدارة.

النتائج الحديثة ودراسات المحاكاة

علاوة على ذلك، قامت العديد من البعثات الفضائية منذ السبعينيات بدراسة هذه الظاهرة الجوية عن كثب. في الآونة الأخيرة، “أظهرت العديد من الأجهزة الموجودة على متن مهمة جونو في مدار حول كوكب المشتري أن GRS ضحلة ورقيقة مقارنة ببُعدها الأفقي، لأن طولها عموديًا يبلغ حوالي 500 كيلومتر”، كما أوضح سانشيز لافيجا.

لمعرفة كيفية تطور هذه الدوامة العملاقة، أجرى فريقا UPV/EHU وUPC عمليات محاكاة عددية باستخدام نوعين من النماذج التكميلية على أجهزة الكمبيوتر العملاقة الإسبانية مثل MareNostrum IV من BSC، وهو جزء من شبكة الحوسبة الفائقة الإسبانية (RES). سلوك الدوامات الرقيقة في الغلاف الجوي لكوكب المشتري. تهيمن على الكوكب العملاق تيارات رياح شديدة تتناوب في اتجاهها مع خطوط العرض وتتدفق على طول خطوط العرض. وتهب الرياح شمال غربي غربي بسرعة 180 كم/ساعة، أما جنوباً فتهب في الاتجاه المعاكس أي شرقي بسرعة 150 كم/ساعة. وهذا يخلق قصًا كبيرًا من الشمال إلى الجنوب في سرعة الرياح، وهو عنصر أساسي يساعد الدوامة على النمو داخلها.

استكشف البحث آليات مختلفة لتفسير أصل منطقة GRS، بما في ذلك ثوران عاصفة عملاقة، وهو ما نادرًا ما يُرى على كوكب ثنائي. قعدأو اقتران العديد من الدوامات الصغيرة الناتجة عن قص الرياح. تشير النتائج إلى أنه على الرغم من أن الإعصار المضاد يتشكل في كلتا الحالتين، إلا أنه يختلف عن GRS الحالي من حيث الشكل والخصائص الديناميكية. وقال سانشيز لافيجا: “إذا وقع أحد هذه الأحداث غير العادية، فيجب أن يتم رصدها أو آثارها على الغلاف الجوي والإبلاغ عنها من قبل علماء الفلك في ذلك الوقت”.

المحاكاة العددية والبحوث المستقبلية

وفي مجموعة ثالثة من التجارب، قام فريق البحث بالتحقيق في تكوين GRS من عدم الاستقرار المعروف في الهواء والذي يعتقد أنه قادر على تشكيل خلية مستطيلة. ستكون مثل هذه الخلية عبارة عن خلية GRS أولية، وهي نقطة حمراء جديدة، والتي سيؤدي انكماشها اللاحق إلى GRS مدمجة وسريعة الدوران لوحظت في أواخر القرن التاسع عشر. وقد لوحظ بالفعل تكوين خلايا كبيرة مستطيلة عند أصل الدوامات الكبيرة الأخرى على كوكب المشتري.

يقول إنريكي غارسيا ميليندو: “في عمليات المحاكاة التي قمنا بها، مكنتنا الحواسيب العملاقة من العثور على أن GRS مستقرة أثناء دورانها حول محيط رياح المشتري، والتي من المتوقع أن تتشكل بسبب عدم الاستقرار هذا”. ، باحث في قسم الفيزياء في UPC. باستخدام نوعين مختلفين من النماذج العددية، أحدهما في UPV/EHU والآخر في UPC، استنتج الباحثون أنه إذا كانت سرعة دوران GRS الأولية أقل من الهواء المحيط، فإن GRS الأولية سوف تتفكك. من المستحيل تشكيل دوامة مستقرة. وأيضًا، إذا كانت عالية جدًا، فإن خصائص GRS الأولية تختلف عن GRS الحالية.

ستحاول الأبحاث المستقبلية إعادة إنتاج انكماش GRS مع مرور الوقت لاستكشاف الآليات الفيزيائية الكامنة وراء استمراره مع مرور الوقت بمزيد من التفصيل. وفي الوقت نفسه، سيحاول التنبؤ بما إذا كانت قاعدة GRS سوف تضمحل وتختفي عندما تصل إلى الحد الأقصى للحجم، كما فعل PS الخاص بكاسيني، أو ما إذا كانت ستستقر عند نطاق حجم يدوم لسنوات عديدة. .

المرجع: “أصل البقعة الحمراء العظيمة لكوكب المشتري”، بقلم أوجستين سانشيز-لافيجا، وإنريكي جارسيا-ميليندو، وجون ليجاريتا، وأرناو ميرو، ومانيل سوريا، وكيفن أرينز-فيلاسكويز، 16 يونيو 2024. رسائل البحوث الجيوفيزيائية.
دوى: 10.1029/2024GL108993