Vortex kutub utara Saturnus dan segi enam jet-stream di sekitarnya, seperti yang terlihat oleh pesawat ruang angkasa Cassini NASA pada 25 April 2017.
(Gambar: © NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute)
Para ilmuwan menggunakan panci berputar besar untuk mensimulasikan atmosfer Saturnus, dan mereka mungkin telah mengetahui bagaimana badai polar raksasa raksasa gas itu terbentuk.
Dengan angin yang mencapai kecepatan mengejutkan hingga 1.100 mph (1.800 km / jam) - di tata surya kita, hanya Neptunus yang bisa lebih berangin - dan badai seukuran Bumi, atmosfer Saturnus telah memesona para peneliti sejak mereka mendapatkan ketampanan pertama dalam hal itu. melalui pengamatan oleh pesawat ruang angkasa Voyager kembar NASA di awal 1980-an.
Dalam sebuah makalah yang diterbitkan Senin (26 Februari) dalam jurnal Nature Geoscience, tim peneliti menggunakan pot berputar untuk lebih memahami atmosfer Saturnus dan mengatasi beberapa keterbatasan metode yang lebih konvensional, seperti pemodelan komputer. [Foto Menakjubkan: Badai Vortex Hexagon Aneh Saturnus]
"Sangat sedikit yang diketahui tentang konveksi dan vortisitas di atmosfer yang dalam dari raksasa gas Saturnus dan Jupiter," kata pemimpin studi Yakov Afanasyev, seorang profesor eksperimental dinamika fluida laut dan atmosfer dan pemodelan numerik dari aliran geofisika di Memorial University of Newfoundland, di Kanada . "Pemahaman kami saat ini didasarkan pada teori dan simulasi komputer yang cukup ideal, yang belum mendekati parameter atmosfer planet nyata."
Panci tim selebar 43 inci (110 sentimeter), yang menampung beberapa ratus liter air, dipanaskan dari bawah untuk mensimulasikan proses konvektif yang terjadi di udara Saturnus.
Air yang dihangatkan oleh pemanas naik, sedangkan air permukaan, yang didinginkan oleh penguapan, tenggelam ke dasar.
"Kami berusaha membuat air lebih bergejolak dengan memanaskannya dan melihat bagaimana perilakunya dalam tangki berputar, yang mensimulasikan rotasi planet ini," kata Afanasyev. "Tidak ada eksperimen, atau model komputer dalam hal ini, yang dapat memodelkan samudera atau atmosfer sebuah planet dalam semua kompleksitasnya. Yang dapat kita lakukan adalah memodelkan dinamika esensial."
Afanasyev mengatakan anggota tim tidak sepenuhnya yakin apa yang akan mereka lihat ketika mereka memulai percobaan.
"Fokus penelitian kami telah berubah ketika kami mengamati beberapa vortisitas kecil seperti tornado di tangki kami," katanya. "Vortisnya menyerupai yang diamati oleh pesawat ruang angkasa di atmosfer Saturnus."
Afanasyev dan timnya sangat tertarik pada apa yang mendorong penciptaan vortisitas kutub yang kuat yang terletak di pusat badai heksagonal persisten yang diketahui dari gambar yang diambil oleh pesawat ruang angkasa Cassini milik NASA. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa badai heksagonal ini disebabkan oleh aliran jet Saturnus, kata Afanasyev.
Namun, pusaran seperti badai pusat telah membingungkan; Para peneliti tidak yakin mengapa itu terjadi di kutub. Tetapi percobaan pot menyarankan bahwa badai kutub raksasa mungkin merupakan hasil dari penggabungan vortisitas yang lebih kecil di wilayah kutub.
"Sebuah pusaran yang kuat tercipta di kutub sebagai hasil merger dari siklon berskala kecil," tulis para peneliti di koran tersebut. "Vortex kutub menembus sampai ke bawah dan mengubah sirkulasi anti-siklon di sana."
Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa siklon yang lebih kecil dapat muncul di daerah lain di planet ini dan kemudian didorong ke kutub dengan kombinasi rotasi dan gravitasi.
"Eksperimen kami memberi kami ide ini, tetapi kami tidak dapat melihat siklon kutub di tangki kami," kata Afanasyev. "Itu karena kita hanya bisa memodelkan suasana terbalik dalam percobaan kita. Pusarannya akan berada di bagian bawah tangki daripada di permukaan."
Oleh karena itu para peneliti harus membalik "atmosfer dalam pot" secara digital.
Kombinasi dari dua pendekatan - tangki eksperimental dan pemodelan komputer - adalah yang menawarkan hasil terbaik, karena masing-masing pendekatan sendiri memiliki keterbatasan serius untuk mensimulasikan perilaku atmosfer planet, kata Afanasyev.
