Глубинный код газовых гигантов: почему у Юпитера и Сатурна разные полюса

Юпитер и Сатурн часто называют почти близнецами, но их полюса выглядят так, будто принадлежат разным мирам. На одном — строгая геометрия из множества штормов, на другом — одиночные гигантские вихри. Ученые нашли объяснение этому контрасту, заглянув глубже облаков — туда, где формируется сама структура атмосферных бурь. Об этом сообщает журнал Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS).

Похожи почти во всём, кроме штормов

Юпитер и Сатурн состоят в основном из водорода и гелия, вращаются с близкой скоростью и активно излучают внутреннее тепло. Их атмосферы насыщены турбулентностью, мощными ветрами и плотными облачными поясами, что делает их типичными газовыми гигантами Солнечной системы.

Тем не менее полярные области демонстрируют принципиально разные картины. У Сатурна на каждом полюсе доминирует один огромный вихрь, тогда как у Юпитера центральный шторм окружен кольцом более мелких, выстроенных почти симметрично.

Внутренние слои как ключ к разгадке

Планетологи Ванин Кан и Цзяру Ши из Массачусетского технологического института предложили модель, связывающую форму полярных бурь с глубинными свойствами планет. В их подходе решающим фактором стало то, насколько сильно вихри "прикреплены" к нижним слоям атмосферы. Чем глубже и мягче эта связь, тем свободнее штормы могут расти и сливаться друг с другом.

"Наше исследование показывает, что в зависимости от внутренних свойств и мягкости дна вихря будет формироваться тот тип жидкостной структуры, который вы наблюдаете на поверхности", — говорит планетолог Ванин Кан из Массачусетского технологического института.

Почему Юпитер "держит форму"

Согласно расчетам, атмосфера Юпитера достаточно глубока и энергична, чтобы порождать множество вихрей. Однако сильная начальная турбулентность и интенсивный приток энергии из недр мешают этим структурам объединяться.

В результате полярные штормы сохраняют раздельность и образуют устойчивую, почти геометрическую конфигурацию. Энергия при этом медленно рассеивается, а воздействие внутренних потоков остается сильным.

Сатурн и путь к единому вихрю

У Сатурна ситуация иная. Его атмосфера, по данным модели, обладает более выраженной стратификацией. Это может быть связано либо с большими потерями энергии на трение, либо с более слабым воздействием глубинных процессов. В таких условиях исчезает барьер, мешающий слиянию вихрей, и отдельные штормы постепенно объединяются в один гигантский полярный вихрь — эффект, который помогает понять динамику атмосфер планет.

"То, что мы видим с поверхности, например, характер распределения жидкости на Юпитере и Сатурне, может рассказать нам кое-что о внутреннем строении планеты", — отмечает специалист по атмосферным явлениям Цзяру Ши из Массачусетского технологического института.

Наблюдения миссий "Юнона" и "Кассини" показали, что полярные штормы — не просто эффектная деталь, а отражение процессов, происходящих глубоко внутри газовых гигантов. Изучая эти структуры, ученые получают редкую возможность судить о плотности, составе и динамике недр планет, недоступных прямым измерениям.