Cassini 임무의 데이터를 기반으로 한 새로운 연구는 토성의 분위기에서 놀라운 것을 보여줍니다. 우리는 수십 년 동안 가스 거인의 북극에서 발생한 폭풍에 대해 알고 있었지만 이제이 거대한 육각형 폭풍은 토성의 대기 깊이에 기반을 둔 높이가 수백 킬로미터에 달할 수 있습니다.
카시니가 2004 년 토성에 도착했을 때, 남반구에서 여름이었고 우주선은 남극에서 극 소용돌이를 발견했다. 결국 여름이 북반구에 도착하여 북극에서 폭풍이 형성되는 것을 목격했습니다. 이것은 보이저 임무가 토성을 연구하고 토성의 북극에서 여름 폭풍을 발견 한 1980 년대 이후 우리가 알고있는 것을 재확인 한 것입니다.
"우리는 토성의 북극에서 따뜻해 짐에 따라 어떤 소용돌이를 볼 것으로 기대했지만 그 모양은 정말 놀랍습니다." – 영국 레스터 대학교 리 플레처 (Leigh Fletcher), 수석 저자.
그러나이 북부 폭풍은 둥근 모양이 아닌 육각형이며, Voyager가 처음 발견 한 토성의 대기의 깊은 폭풍과 같은 육각형 모양을 공유합니다. 문제는 폭풍의 우뚝 솟은 괴물 하나를보고 있습니까? 아니면 육각형으로 형성되는 두 개의 별도 폭풍?
"이 새로 발견 된 와류의 가장자리는 육각형으로 보이며, 토성 대기에서 더 깊게 보이는 유명하고 기괴한 육각형 구름 패턴과 정확히 일치합니다."라고이 연구의 수석 저자 인 영국 레스터 대학의 Leigh Fletcher는 말합니다.
이 비디오는 Voyager가 처음 발견 한 토성의 대기 깊이에있는 육각형 구름 패턴을 보여줍니다.
Cassini 임무에 참여한 과학자들은 토성의 여름이 왔을 때 북극에서 폭풍이 발생할 것으로 예상했지만 그 모양에 놀랐습니다. Fletcher는“육각형은 두 개의 서로 다른 고도에서 자발적으로 똑같이 생성되었으며, 하나는 구름 아래, 다른 하나는 성층권에서 높거나, 실제로는 수백 킬로미터의 수직 범위에 걸쳐있는 우뚝 솟은 구조입니다.
이 새로운 연구의 핵심은 Cassini의 복합 적외선 분광계 (CIRS)입니다. CIRS는 2010 년과 2017 년 사이에이 데이터를 수집했으며 높은 궤도 성향으로 인해 토성의 성층권이 따뜻해지는 것을 보여줍니다. 아래의 합성 이미지는 토성의 성층권의 점진적인 온난화와 6 각형 폭풍의 점진적인 형성을 보여줍니다.
카시니의 사명 초반에 CIRS가보기에는 상층 대기가 너무 차가 웠습니다. 성층권은 약 -158 섭씨로, 기기에 20도 너무 차갑습니다. 그러나 토성의 해는 약 30 년이며 2009 년에는 북극 지역이 따뜻해지기 시작했습니다. 약 2014 년경 카시니의 CIRS 기기는 대기권을 연구 할 수있었습니다.
“토성의 1 년은 대략 30 년 정도 지속되므로 겨울은 길다. 토성은 2009 년 북부 겨울의 깊숙한 곳에서만 나타나기 시작했으며 북반구가 여름철에 가까워 질수록 점차 따뜻해졌습니다.” – 프랑스의 Laboratoire de Météorologie Dynamique, 공동 저자 인 Sandrine Guerlet.
Guerlet은“CIRS 장비를 사용하여 2014 년부터 처음으로 북부 성층권을 탐험 할 수있었습니다. "극성 소용돌이가 점점 더 눈에 띄게됨에 따라, 우리는 6 각형의 가장자리가 있다는 것을 알았고, 우리가 기존의 육각형을 이전에 생각했던 것보다 훨씬 높은 고도에서보고 있음을 깨달았습니다."
이 연구는 토성의 극지방이 서로 매우 다르다는 것을 보여줍니다. Cassini가 여름철 남부 지역을 관찰했을 때 임무 초기에는 육각형 폭풍 패턴이 없었습니다. 북풍은 시원하고 덜 성숙하며 역학은 완전히 다릅니다. 현재 과학자들은 왜 그런지 추측 할 수 있습니다.
Fletcher는“이것은 우리가 아직 이해하지 못한 토성의 극 사이에 근본적인 비대칭 성이 있거나, 마지막 관측에서 북극 극 소용돌이가 여전히 발전하고 있고 계속 진행하고 있다는 것을 의미 할 수있다”고 Fletcher는 말했다. 카시니의 임무는 2017 년 9 월 우주선이 파괴 될 토성 대기로 고의적으로 파견 된 '그랜드 피날레'에서 끝났다.
과학자들은 오랫동안 토성의 날씨 패턴을 연구 해 왔으며, 지구의 두꺼운 구름 층이 지구의 날씨 대부분을 차지한다는 것을 오랫동안 알고있었습니다. 1980 년대 보이저 (Voyager)는 북극의 지형을 처음 발견했으며, 북극의 육각형이 오래 지속된다는 것을 알고 있습니다. 과학자들은이 특징이 지구상의 제트 기류처럼 행성 자체의 회전과 관련이 있다고 생각합니다.
토성의 분위기에 대해 배울 점이 많이 있습니다. 성층권의 육각형 폭풍과 대기의 더 깊은 육각형 폭풍이 같은 폭풍 일 가능성은 없습니다. 대기 층을 통해 바람이 너무 많이 변합니다. 그러나 그들은 다른 방식으로 연결될 수 있습니다. Fletcher와 동료들은 북부 지역의 대기 특성을 조사한 후 육각형과 같은 파동이 위쪽으로 전파 될 수없고 구름 꼭대기에 갇혀 있어야한다고 결정했다. 이것은 소멸이라는 과정을 통해 이루어집니다. Fletcher는“파형 정보가 위쪽으로 누출 될 수있는 한 가지 방법은 소멸이라는 과정을 거치는 것인데, 파동의 강도는 높이에 따라 부패하지만 여전히 성층권까지 지속될 정도로 충분히 강합니다.
이 연구의 더 큰 그림은 지구의 다른 층을 통해 에너지가 어떻게 전달되는지에 대한 지속적인 질문입니다. 토성의 북극 극 소용돌이가 어떻게 그리고 왜 육각형 모양인지 이해할 수 있다면, 대기에서 더 깊은 현상이 어떻게 환경이 위의 높은 환경에 영향을 줄 수 있는지에 대한 빛을 비출 것입니다.
“토성의 북방 육각형은 태양계의 가장 카리스마 넘치는 멤버 중 하나의 상징적 인 특징이므로, 여전히 중요한 미스터리를 보유하고 있다는 것을 발견하는 것은 매우 흥미 롭습니다.”– Cassini-Huygens 임무의 ESA 프로젝트 과학자 인 Nicolas Altobelli
Cassini 임무는 토성에 대한 정보를 보여줍니다. 이 연구에 참여한 팀은 카시니가 끝난 지 거의 1 년 만에 북쪽 육각형을 발견하는 것이 씁쓸하다. Fletcher는 말합니다.“우리는 더 알아야합니다. Cassini의 수명이 다한 직후에이 성층권 육각형 만 발견 한 것은 매우 실망 스럽습니다.”
