האם הכתם הגדול של צדק גורם להתחממות האטמוספרה העליונה שלו?

מחקר שהתפרסם השבוע בכתב-העת נייצ'ר חושף כי האטמוספרה העליונה של צדק מתחממת והאשמים בכך הם רעמים שעולים מהכתם האדום הגדול. פרופ' יואב יאיר המומחה לאטמוספרה, אומר כי ייתכן שרעמים הם הגורמים להתחממות אך קרוב לודאי שמקורם באזורים אחרים באטמוספרה ואל בכתם האדום הגדול

צדק כפי שצולם בשנת 2014 ע"י טלסקופ החלל האבל. רואים כי הכתם האדום הצטמק בהרבה בתהליך שנמשך כשלושים שנה. צילום: NASA/ESA
צדק כפי שצולם בשנת 2014 ע"י טלסקופ החלל האבל. רואים כי הכתם האדום הצטמק בהרבה בתהליך שנמשך כשלושים שנה. צילום: NASA/ESA

הכתם האדום הגדול של צדק – הוריקן גדול פי שלושה מזו של כדור הארץ, "מפגיז" את האטמוספרה העליונה של צדק בחום. כך עולה מפרסום של קבוצת חוקרים בינלאומית.

בעזרת מדידות שנעשו באמצעות טלסקופ אינפרא אדום בהוואי, מצאו חברי צוות אסטרונומים מבריטניה וארה"ב ראיות לטמפרטורות גבוהות, ככל הנראה 1,500 מעלות צלזיוס, מאה מעלות יותר מאשר בכל מקום אחר באטמספרה הגבוהה של כוכב הלכת. לדבריהם, השכבה החמה נוצרה על ידי גלי קול – רעמים – שנשברו בשכבות הגבוהות והדלילות של האטמוספרה העליונה של צדק. המחקר פורסם בכתב העת Nature.

גילוי זה עשוי תעלומה שהמומחים למדעים פלנטריים כינו בשם "משבר אנרגיה" עבור ענק גז כמו צדק: הטמפרטורות באטמוספרה העליונה שלו מגיעים למידות חום גבוהות בהרבה מאשר ניתן להסביר על ידי אנרגיית השמש – במיוחד לאור המרחק העצום שלו מהשמש. לפיכך, אם יסתבר שהחום המסתורי נוצר על ידי מקורות מקומיים, כמו הסערה המפורסמת של צדק, אז החידה תיפתר – ומדידות אלה הן העדות הישירות הראשונות של כל פעילות כזו.

ד"ר תום סטולרד מאוניברסיטת לסטר בבריטניה, אחד ממחברי המחקר, אמר שמדובר בצעד גדול קדימה לנסות ולהבין את זרימת החום על צדק. "מאז וויאג'ר, היו לנו מדידות של הטמפרטורה באטמוספירה העליונה של צדק, ומסתבר שכולה חמה מהקטבים ועד קו המשווה.

זוהר הקטבים העצום של צדק יכול להסביר את הטמפרטורה הגבוהה באזורי הקוטב, אבל כדי שהחום יגיע גם לקו המשווה נדרש ערבוב דרמטי להפליא של האטמוספירה ועד כה אף מחקר לא תמך בקיומה. "אין שום תירוץ אמיתי לכך שכל כך חם," אמר ד"ר ג'יימס אודונו O'Donoghue מאוניברסיטת בוסטון, המחבר הראשי של המאמר.

רעמים וברקים

לאחר מיפוי הטמפרטורה העליונה של צדק באמצעות הטלסקופ האינפרא אדום של נאס"א (IRTF) במאונה קיאה, הוואי, מציעים החוקרים פיתרון: כמה מאות ק"מ בדיוק מעל העננים של הכתם האדום הגדול, נמדדו החום הטמפרטורות הגבוהות ביותר וככל הנראה החום בגובה רב נוצר איכשהו מאי היציבות מתחת. מדידת ההתחממות נעשתה באמצעות איתור הקרינה ממימן H3+ – מולקולת מימן שהיא המרכיב העיקרי של אטמוספירת צדק, שאליה התווסף פרוטון (נושא מטען חיובי).

"היו מדענים שטענו כי סביר להניח שהחום מגיע מלמטה, אך התצפיות מעולם לא גיבו זאת", אמר ד"ר סטולרד.
הוא ועמיתיו לא יודעים בדיוק מה גורם לחום לעלייה בטמפרטורה, אך יש להם כמה רעיונות. ייתכן שמקורו ברעמים חזקים העולים למעלה מהסערה הגדולה ביותר במערכת השמש. במקרה כזה נוצר אירוע אקוסטי, רעם שמתפשט אנכית, כלומר אנרגיה שמקורה בגלי קול המתפשטים ישירות למעלה. "הגל ימשיך כלפי מעלה עד שהוא מגיע לאזור שבו הצפיפות של האטמוספירה נמוכה בחלק העליון של האטמוספירה, ולאחר מכן זה הוא פורק את כל האנרגיה שלו לחלק העליון של האטמוספירה, כמו גלים הנשברים אל החוף, כאשר המים נהיים רדודים יותר והגל לא מצליח להתרומם ולפיכך הוא נשבר ומשחרר אנרגיה רבה."

לדברי ד"ר אדונו, יש תקדים להתחממות שמקורה בתופעה קולית הרבה יותר קרוב לבית. "ישנן ראיות באטמוספירת כדור הארץ, מעל סופות ומעל שיאי ההרים – הרי האנדים לדוגמה, היוצרים גלים אקוסטיים באוויר העולים לאטמוספירה ומחממים אותה באופן מקומי",הוא אמר.

פרופ' יואב יאיר, כיום ראש בית הספר לקיימות במרכז הבינתחומי בהרצליה וחוקר ותיק של אטמוספרה וחלל אומר:
" לפי ההסבר שלהם, האנרגיה של גלי קול שמתפשטים מעומקים גדולים בצדק, שם נמצאים ענני סופות-הברקים למעלה אל אזורים בהם הצפיפות נמוכה מאד, מומרת מאנרגיה אקוסטית לאנרגיה תרמית וזה גורם לעלית הטמפרטורות באמטמוספירה העליונה."
"החוקרים משערים שהגלים האקוסטים האלו יכולים להיות רעמים כתוצאה מסופות ברקים וטוענים שמקורם במערבולת הגדולה ביותר במערכת השמש, קרי בכתם האדום הגדול. לאחר שקראתי את המאמר בנייצ'ר, התכתבתי עם עמיתים שלי מיפן, אנגליה ואוסטריה על המחקר שפורסם, והגענו להסכמה על כך שבוודאי שישנה התחממות ושמקורה עשוי להיות אקוסטי, אלא שכנראה לא הכתם הגדול אחראי לכך. זאת משום שזוהי מערבולת שבה התנועות האנכיות הן מלמעלה למטה, והאוויר שוקע ומונע התפתחותם של ענני סערה גדולים. ואכן, לא נצפו מעולם ברקים (ולפיכך גם רעמים) מעל הכתם הגדול בצדק, אלא רק בקווי-רוחב אחרים.

"הכתם האדום הגדול מכונה GRS (Great Red Spot) הוא סופה ענקית בעלת צורה אובלית (אליפטית) שהציר האופקי שלה הוא 22 אלף קילומטר והציר האנכי בערך 12 אלף קילומטר, מדובר בנפח עצום שניתן להכניס לתוכו כמה פעמים את כדור הארץ. כאמור זה איזור שבו האוויר דווקא מנמיך ושוקע לעומק האטמוספירה. אלו לא התנאים האופטימליים להיווצרות ברקים, שהרי בדרך כלל מחפשים תנאים הפוכים – איזורים שבהם האוויר עולה ואז יש התעבות של אדי מים היוצרת עננים ענקיים"
מוסיף פרופ' יאיר: "על עננים אלה עשיתי את הדוקטורט שלי באוניברסיטת ת"א ב-1994. מדובר עננים בעובי של 50-60 קילומטר היוצרים ברקים בקצב מטורף, והם מצויים בעומק גדול, מתחת לשכבת העננים הצבעונית שרואים בתצלומים היפהפיים של צדק. הברקים בצדק אנרגטיים פי 100 יותר מכדור-הארץ, ולכן יוצרים באופן טבעי רעמים חזקים מאד – ואלה אכן יכולים להסביר את ההתחממות הנצפית".

"כאמור דווקא בכתם האדום הגדול לא ראינו אף פעם ברקים והיו כמה חלליות שצילמו את צדק – וויאג'ר 1 ו-2, גלילאו, קאסיני וגם "ניו-הורייזנס" ואף אחת מהחלליות לא ראתה ברקים בכתם האדום הגדול אלא במקומות אחרים בקווי רוחב גבוהים יותר. המסקנה שלנו היא שההסבר שלהם יכול להיות נכון אבל לא נתמך על ידי התצפיות."
"אחת הסיבות לספקנות שלנו היא הסופה הגדולה שהיתה בשבתאי לפני מספר שנים שיצרה כתם לבן הגדול, והתרחשה ב-2010. הסופה הענקית הזו היתה כל כך חזקה, שהעננים שבה התפשטו והקיפו את כל כוכב-הלכת. באותה סופה נצפו מאות אלפי ברקים וכתוצאה מזה נראתה התחממות באטמוספירה הגבוהה. שם ההסבר יותר הגיוני כי גלאים על גבי החללית קאסיני שנמצאה במסלול הקפה סביב שבתאי באותה עת אכן קלטו את הברקים אופטית ואלקטרומגנטית, והיכן שיש ברקים יש גם רעמים. לכן סביר ששם המנגנון הפיסיקלי שהם הציעו נכון – אבל לגבי צדק חסרה עדות על ברקים בכתם הגדול."

האם ג'ונו תוכל לבחון איזו מהתיאוריות נכונה?

פרופ' יאיר: "ג'ונו נכנסה למסלול הקפה סביב צדק לפני מספר שבועות ואם בנאס"א יחליטו שזה בעדיפות שלהם לחפש ברקים בעומק האטמסופירה של צדק (ואני ממש מקווה שהם יחליטו כך)- תיאורטית הם יכולים לעשות את זה למרות שזו לא היתה המטרה העיקרית של המשימה. זה מסוג התעלומות שחללית כמו ג'ונו יכולה לפתור, אז נשאר לנו רק להתאזר בסבלנות."

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן