Jupiter’s Grote Rode Vlek is zo oud nog niet

De Grote Rode Vlek is de best bekende atmosferische structuur in ons zonnestelsel. Het is een grote ovale vorm in contrasterend rood en al lang zichtbaar en is gemakkelijk zichtbaar in een kleine telescoop. Uitgaande van historische metingen van de grootte en beweging hebben onderzoekers van de Universiteit van Baskenland afgeleid dat de huidige Grote Rode Vlek voor het eerst in 1831 en niet de Permanente Vlek is die door Giovanni Domenico Cassini en anderen tussen 1665 en 1713 is gerapporteerd.

Jupiter’s Grote Rode Vlek is de grootste en langlevende bekende draaikolk van alle planeten in ons zonnestelsel. Hoe deze structuur kan ontstaan is onbekend en de levensduur ervan wordt bediscussieerd.

Het was ook niet duidelijk of de Grote Rode Vlek de donkere ovaal was, met de bijnaam Permanente Vlek, die door de astronoom Giovanni Domenico Cassini en anderen tussen 1665 en 1713 werd waargenomen.

Speculaties over de oorsprong van de Grote Vlek gaan terug tot de eerste telescopische waarnemingen die Giovanni Cassini, die in 1665 een donkere ovaal ontdekte op dezelfde breedtegraad als de Grote Rode Vlek en die de Permanenten Vlek noemde, deed sinds die was waargenomen door hem en andere astronomen tot 1713.

Gedurende 118 jaar zijn er geen waarnemingen bekend. Het was de astronoom Schwabe die in 1831 opnieuw een heldere structuur, ruwweg ovaal van vorm en op dezelfde breedtegraad als de Grote Rode Vlek. Die waarneming kan worden gezien als de eerste van de huidige Grote Rode Vlek of misschien van een opkomende Grote Rode Vlek.

Sinds die tijd wordt de Grote Rode Vlek met behulp van telescopen en later met behulp van ruimtesondes gezien.

Tijdens hun onderzoek analyseerden de auteurs de evolutie van de grootte van de GRV in de tijd, zijn structuur en de bewegingen van meteorologische formaties: de voormalige permanente Vlek en de Grote Rode Vlek.

Om dit te kunnen doen gebruikten ze historische bronnen die teruggaan tot het midden van de 17^de eeuw, kort na de uitvinding van de telescoop.

Uitgaande van de groottemetingen en de afgeleide bewegingen is het hoogst onwaarschijnlijk dat de huidige GRV dezelfde is als de Permanente Vlek die Cassini waarnam, aldus de onderzoekers.

De Permanente Vlek verdween vermoedelijk tussen het midden van de 18^de en de 19^de eeuw en van daaruit kan men zeggen dat de huidige GRV minstens 190 jaar oud is.

De GRV had in 1879 een doorsnede van 39.000 kilometer gemeten over de langste as en is tegenwoordig gekrompen tot ongeveer 14.000 kilometer en heeft een min of meer ronde vorm.

Sinds de jaren ’70 van de vorige eeuw is dit meteorologische fenomeen ook door verschillende ruimtemissies bestudeerd.

Recent hebben verschillende instrument aan boord van de Juno-missie van de NASA aangetoond dat de GRV ijl en dun is vergeleken met zijn horizontale dimensies; verticaal is de GRV ongeveer 500 kilometer lang.

Om uit te zoeken hoe deze immense draaikolk heeft kunnen ontstaan voerden de astronomen talloze simulaties uit gebruikmakende van twee types elkaar aanvullende modellen van het gedrag van kleine draaikolken in de atmosfeer van atmosfeer.

Op de reuzenplaneet overheersen intense windstromen die langs de parallellen stromen, afwisselend in hun richting met de breedtegraad.

Ten noorden van de GRV waait de wind met snelheden van 180 km/u in westelijke richting, in oostelijke richting waait de wind met snelheden van 150 km/u.

Dit genereert een enorme noord-zuid-scheerkracht in de windsnelheid, wat een basisingrediënt is waardoor de draaikolk erin kan groeien.

In het onderzoek werd een reeks mechanismen onderzocht om het ontstaan van de GRV te verklaren, waaronder de uitbarsting van een gigantische superstorm, vergelijkbaar met die welke zelden worden waargenomen op de tweelingplaneet Saturnus, of het samensmelten van meerdere kleinere wervels veroorzaakt door windschering.

De resultaten geven aan dat, hoewel er in beide gevallen een anticycloon ontstaat, deze qua vorm en dynamische eigenschappen verschilt van die van de huidige GRV.

De onderzoekers denken ook als een van deze ongewone verschijnselen zich had voorgedaan, dit of de gevolgen ervan in de atmosfeer destijds door astronomen moeten zijn waargenomen en gerapporteerd.

In een derde reeks numerieke experimenten onderzochten de onderzoekers het ontstaan van de GRV door een bekende instabiliteit in de wind waarvan wordt gedacht dat deze in staat is een langwerpige cel te produceren die deze omsluit en vasthoudt.

Zo’n zal zou een proto-GRV zijn, een ontluikende Rode Vlek, waarvan de daaropvolgende krimp aanleiding zou geven tot de compacte en snel roterende GRV die aan het einde van de 19^de eeuw werd waargenomen.

Het ontstaan van grote langwerpige cellen is al waargenomen bij het ontstaan van andere grote draaikolken op Jupiter.

Volgens de onderzoekers hebben supercomputers hen in staat gesteld om in hun simulaties te ontdekken dat de langwerpige cellen stabiel zijn wanneer ze rond de periferie van de GRV roteren met de snelheid van de winden van Jupiter, zoals te verwachten zou zijn wanneer ze zich vormen vanwege deze instabiliteit.

Met behulp van twee verschillende soorten numerieke modellen concludeerden de wetenschappers dat als de rotatiesnelheid van de proto-GRV lage ris dan die van de omringende winden, de proto-GRV uiteen zal vallen, waardoor de vorming van een stabiele vortex onmogelijk is.

En als deze erg hoog is, verschillen de eigenschappen van de proto-GRV van die van de huidige GRV.

Toekomstig onderzoek zal zich richten op het reproduceren van de krimp van de GRV in de loop van de tijd, om meer gedetailleerd de fysieke mechanismen te achterhalen die ten grondslag liggen aan de duurzaamheid ervan in de loop van de tijd.

Tegelijkertijd zal het proberen te voorspellen of de GRV zal desintegreren en verdwijnen wanneer hij een maximale omvang bereikt, zoals zou kunnen zijn gebeurd met de Permanente Vlek van Cassini, of dat hij zal stabiliseren op een maximale omvang waarbij hij nog vele jaren kan bestaan.

De resultaten zijn beschreven in een artikel dat in de Geophysical Journal Letters is gepubliceerd.

Artikel: Agustín Sánchez-Lavega et al. 2024. The Origin of Jupiter’s Great Red Spot. Geophysical Research Letters 51 (12): e2024GL108993; doi: 10.1029/2024GL108993

Eerste publicatie: 20 juni 2024
Bron: sci-news