Kredit gambar: NASA / JPL
Sekiranya University of California, Berkeley, penglihatan ahli fizik tentang Musytari adalah betul, planet gergasi akan berada dalam pergeseran suhu global yang besar dalam dekad berikutnya kerana sebahagian besar pusarannya hilang.
Tetapi peminat Great Red Spot dapat berehat dengan tenang. Vortisitas Jupiter yang paling terkenal - yang sering dibandingkan dengan taufan Bumi - akan tetap berada, terutamanya kerana lokasinya berhampiran khatulistiwa planet, kata Philip Marcus, seorang profesor di Jabatan Kejuruteraan Mekanikal UC Berkeley.
Dengan menggunakan pusaran air dan eddy sebagai perbandingan, Marcus mendasarkan ramalannya pada pengetua yang dipelajari dalam dinamika cecair peringkat junior dan pada pemerhatian bahawa banyak pusaran Musytari secara harfiah menghilang ke udara tipis.
"Saya meramalkan bahawa disebabkan kehilangan pusaran atmosfera ini, suhu rata-rata di Musytari akan berubah sebanyak 10 darjah Celsius, semakin panas di dekat khatulistiwa dan lebih sejuk di kutub," kata Marcus. "Pergeseran suhu global ini akan menyebabkan aliran jet menjadi tidak stabil dan dengan itu menimbulkan pusaran baru. Ini adalah peristiwa yang dapat disaksikan oleh para astronom halaman belakang. "
Menurut Marcus, perubahan yang akan berlaku menandakan berakhirnya kitaran iklim 70-tahun Musytari sekarang. Ramalan mengejutkannya diterbitkan dalam jurnal Nature terbitan 22 April.
Suasana ribut Musytari mempunyai selusin aliran jet yang bergerak dalam arah bergantian dari timur dan barat, dan kecepatan jam melebihi 330 batu per jam. Seperti di Bumi, pusaran di Musytari yang berputar searah jarum jam di hemisfera utara dianggap sebagai antiklon, sementara yang berputar berlawanan arah jarum jam adalah siklon. Hal yang sebaliknya berlaku di hemisfera selatan, di mana pusaran searah jarum jam adalah siklon dan pemutar berlawanan arah jarum jam adalah antikiklon.
The Great Red Spot, yang terletak di hemisfera selatan, memegang gelaran sebagai anticyclone terbesar di Musytari; seluas 12.500 batu, cukup besar untuk menelan Bumi dua hingga tiga kali ganda.
Tidak seperti ribut siklon di Musytari, taufan dan badai Bumi dikaitkan dengan sistem tekanan rendah dan hilang setelah berhari-hari atau minggu. Titik Merah Besar, sebagai perbandingan, adalah sistem tekanan tinggi yang stabil selama lebih dari 300 tahun, dan tidak menunjukkan tanda-tanda penurunan.
Kira-kira 20 tahun yang lalu, Marcus mengembangkan model komputer yang menunjukkan bagaimana Titik Merah Besar muncul dan bertahan dalam pergolakan suasana Musytari yang kacau. Usahanya untuk menjelaskan dinamika yang mengaturnya dan pusaran lain pada Musytari menyebabkan unjurannya terhadap perubahan iklim planet ini.
Dia mengatakan bahawa kitaran 70 tahun sekarang bermula dengan pembentukan tiga antiklon yang berbeza - Ovals Putih - yang berkembang di selatan Titik Merah Besar pada tahun 1939. "Kelahiran Ovals Putih dilihat melalui teleskop di Bumi," katanya. "Saya yakin kita akan mendapat perlakuan serupa dalam 10 tahun akan datang."
Marcus mengatakan tahap pertama kitaran iklim melibatkan pembentukan jalan pusaran yang melintasi aliran jet ke arah barat. Anticyclones terbentuk di satu sisi jalan, sementara siklon terbentuk di seberang jalan, tanpa dua pusaran berputar ke arah yang sama bersebelahan satu sama lain.
Sebilangan besar pusaran perlahan-lahan reput dengan pergolakan. Pada tahap dua kitaran, beberapa pusaran menjadi cukup lemah sehingga terperangkap dalam palung sesekali, atau gelombang Rossby, yang terbentuk di aliran jet. Pelbagai pusaran boleh terperangkap dalam palung yang sama. Apabila mereka melakukannya, mereka melakukan perjalanan bersama-sama, dan pergolakan dapat dengan mudah membuat mereka bergabung. Apabila pusaran lemah, perangkap dan penggabungan berterusan sehingga hanya satu pasangan yang tersisa di setiap jalan pusaran.
Kehilangan dua Oval Putih yang dicatatkan, satu pada tahun 1997 atau 1998 dan yang kedua pada tahun 2000, menunjukkan penggabungan pusaran di tahap dua, dan dengan demikian, menandakan "permulaan akhir" kitaran iklim Jupiter saat ini, kata Marcus.
Mengapa penggabungan vortik mempengaruhi suhu global? Marcus mengatakan suhu Musytari yang agak seragam - di mana suhu di kutub hampir sama dengan di khatulistiwa - disebabkan oleh pencampuran kekacauan dan aliran udara dari pusaran.
"Sekiranya anda melumpuhkan sebilangan besar pusaran, anda menghentikan semua pencampuran haba pada garis lintang itu," kata Marcus. "Ini membuat tembok besar dan menghalang pengangkutan haba dari khatulistiwa ke kutub."
Setelah putaran yang cukup hilang, atmosfer planet akan menghangatkan di khatulistiwa dan menyejukkan di kutub sebanyak 10 darjah Celsius di setiap wilayah, yang merupakan tahap ketiga kitaran iklim.
Perubahan suhu ini menstabilkan aliran jet, yang akan bertindak balas dengan menjadi bergelombang. Gelombang curam dan pecah, seperti yang mereka lakukan di pantai, tetapi kemudian bergelombang menjadi pusaran besar baru di peringkat keempat kitaran. Pada tahap kelima dan terakhir dari siklus iklim, pusaran baru ukurannya berkurang, dan mereka memasuki jalan pusaran untuk memulai kitaran baru.
Melemahnya pusaran disebabkan oleh pergolakan dan berlaku secara beransur-ansur dari masa ke masa. Diperlukan sekitar setengah abad untuk pusaran yang baru terbentuk secara beransur-ansur menyusut cukup untuk terjebak dalam palung aliran jet, kata Marcus.
Nasib baik, jarak Great Red Spot ke khatulistiwa menyelamatkannya dari kehancuran. Tidak seperti pusaran Jupiter yang lain, Titik Merah Besar bertahan dengan "memakan" antiklon yang berdekatan, kata Marcus.
Marcus menyatakan bahawa teorinya mengenai kitaran iklim Musytari bergantung pada kewujudan sejumlah siklon dan antiklon di planet ini.
Oleh kerana tanda-tanda pusaran adalah awan yang mereka hasilkan, mudah terlepas kehadiran siklon lama, kata Marcus. Dia menjelaskan bahawa tidak seperti tempat antikiklon yang berbeza, siklon mencipta corak awan filamen yang kurang jelas.
"Di muka, mudah difikirkan bahawa Musytari dikuasai oleh antikiklon kerana awan berputar mereka muncul dengan jelas seperti mata lembu," kata Marcus.
Dalam makalah di Nature, Marcus menyajikan simulasi komputer yang menunjukkan bahawa pusat panas dan perimeter siklon yang sejuk membuat penampilan awan filamen. Sebaliknya, antiklon mempunyai pusat sejuk dan perimeter yang lebih panas. Kristal ais yang terbentuk di pusat anticyclone membengkak dan bergerak ke sisi di mana ia mencair, mewujudkan pusaran yang lebih gelap di sekitar pusat berwarna yang lebih terang.
Marcus mendekati kajian atmosfer planet dari sudut pandangan tidak tradisional dari seorang dinamisis cecair. "Saya mendasarkan ramalan saya pada undang-undang dinamika pusaran yang agak sederhana dan bukannya menggunakan sejumlah besar data atau model atmosfera yang kompleks," kata Marcus.
Marcus mengatakan pelajaran iklim Musytari adalah bahawa gangguan kecil dapat menyebabkan perubahan global. Namun, dia memperingatkan agar tidak menerapkan model yang sama pada iklim Bumi, yang dipengaruhi oleh banyak faktor, baik yang semula jadi maupun buatan manusia.
"Namun, penting untuk mempunyai 'makmal' yang berbeza untuk iklim," kata Marcus. "Mempelajari dunia lain membantu kita memahami dunia kita dengan lebih baik, walaupun tidak serupa dengan mereka."
Penyelidikan Marcus disokong oleh geran dari Program Asal NASA, Program Fizik Astronomi dan Plasma Fizik Nasional Sains dan Makmal Nasional Los Alamos.
Sumber Asal: Siaran Berita UC Berkeley
