הסופות באזורי הקטבים של כוכב הלכת צדק מונעות על ידי תהליכים המוכרים לפיזיקאים, החוקרים את האוקיינוסים והאטמוספרה של כדור הארץ. המאפיינים המשותפים הגאופיזיים המשתרעים על פני 452 מיליון ק"מ, שמפרידים בין שני כוכבי הלכת, עשויים לסייע בהבנה משופרת של התהליכים הללו על פני כדור הארץ.
ד"ר ליה סיגלמן, אוקיינוגרפית פיזיקלית במכון סקריפס לאוקיינוגרפיה של אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, היא הראשונה שמצאה את הקשר בין כוכב הלכת שלנו לצדק, כוכב הלכת הגדול ביותר במערכת השמש, שמרבית מסתו היא מימן והליום. הקשר נוצר על בסיס דמיון בולט בו הבחינה, בין תמונות של ציקלונים ענקיים על צדק לבין מערבולות האוקיינוסים על פני כדור הארץ.
צדק בצילום של החללית ג'ונו
(צילום: נאס"א)
"צדק הוא למעשה אוקיינוס של גז", אומרת ד"ר סיגלמן, שהחלה בתצפיות עוד בשנת 2018. כעת, במחקר שפורסם בכתב העת Nature Physics, הציגה ד"ר סיגלמן יחד עם עמיתה למחקר, פטריס קליין מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה ומאוניברסיטת אקול נורמל סופרייר (בית הספר התקני להשכלה גבוהה) בפריז, את ניתוח תמונות אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה של ציקלונים על צדק, שצולמו על ידי הגשושית ג'ונו (Juno) של נאס"א. הניתוח גילה שסוג של הסעה (Convection) דומה לזה של כדור הארץ, מסייע לקיומן של סופות על צדק, שרוחבן יכול להגיע עד לאלפי קילומטרים ולהימשך שנים.
המחקר אמנם התמקד ישירות בציקלוני צדק, אך החוקרים הבחינו בקנוקנות פתלתלות, ברווחים שבין מערבולות הגזים. המחקר מראה שהקנוקנות הללו דמויות החוטים, פועלות במקביל להסעה, מה שתורם לקיום הסופות על כוכב הלכת החמישי במרחקו מהשמש.
באופן ספציפי, החוטים של צדק פועלים בדרכים הדומות למה שאוקיינוגרפים ומטאורולוגים מכנים חזיתות מזג אוויר על פני כדור הארץ - קווי מפגש בין גושי אוויר מנוגדים בתכונותיהם, בעיקר בטמפרטורה אך גם במאפיינים אחרים כמו אחוזי לחות וריכוז אירוסולים.
למעשה, מדובר על הגבול בין מסות גז או נוזלים עם צפיפות שונה עקב הבדלים במאפיינים כמו טמפרטורה. באוקיינוס, חזיתות מזג אוויר יכולות לנבוע גם מהבדלים במליחות, מה שמשפיע על צפיפות מי הים יחד עם הטמפרטורה. תכונה מרכזית של חזיתות מזג אוויר היא שהקצוות המובילים שלהן כוללים מהירויות אנכיות חזקות שיכולות ליצור רוחות או זרמים.
על מנת להבין את תפקיד המבנים שבהם הבחינו החוקרים בין הציקלונים של צדק, נבחנו לעומק תמונות שצולמו על ידי ג'ונו באזור הקוטב הצפוני של צדק, במרווחים של 30 שניות. העובדה שהתמונות צולמו באינפרא אדום אפשרה לד"ר סיגלמן ועמיתה לחשב טמפרטורה - אזורים בהירים היו חמים יותר ואזורים חשוכים היו קרירים יותר.
3 צפייה בגלריה
שפע של עננים מסתחררים בחגורה הצפונית של צדק, בתמונה שצולמה על ידי גשושית ג'ונו של נאס"א, בה ניתן להבחין גם בסופת אנטי-ציקלון (29 באוקטובר 2018)
(צילום: Gerald Eichstädt, Sean Doran, NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS)
בצדק, החלקים החמים יותר של האטמוספרה תואמים לעננים דקים והחלקים הקרים יותר מייצגים כיסוי עננים סמיך, וחוסמים יותר מהחום הנובע מהליבה החמה של צדק. לאחר מכן, עקבו החוקרים אחר התנועה של עננים והמבנים החוטיים על פני מרווחי הזמן בהן צולמו התמונות כדי לחשב את מהירויות הרוח האופקיות.
הודות למידע שאספו החוקרים, התאפשר להם ליישם שיטות ממדעי האוקיינוס והאטמוספרה על צדק, מה שאפשר להם לחשב את מהירויות הרוח האנכיות שיתאימו לטמפרטורות ולמהירויות הרוח האופקיות. לאחר שמהירויות הרוח האנכיות חושבו, הצליחו השניים לראות שהמבנים החוטיים של צדק אכן מתנהגים כמו חזיתות מזג אוויר בכדור הארץ.
מהירויות הרוח האנכיות הביאו גם לכך שחזיתות מזג האוויר היו מעורבות בהעברת אנרגיית חום מהפנים הלוהט של כוכב הלכת לאטמוספרה העליונה שלו - תהליך שתדלק את הציקלונים. למרות שהסעה היא המניע העיקרי, החזיתות מהוות רבע מכלל האנרגיה הקינטית המניעה את הציקלונים של צדק ו-40% מהעברת החום האנכית.
"ציקלונים אלה על הקטבים של צדק נמשכו מאז שנצפו לראשונה ב-2016", אומרת ד"ר סיגלמן. "המבנים החוטיים בין המערבולות הגדולות הן קטנות יחסית אבל מהוות מנגנונים חשובים לתחזוקת הציקלונים. זה מרתק שחזיתות מזג אוויר והסעה נוכחות ומשפיעות על כדור הארץ וצדק - זה מצביע על כך שתהליכים אלה עשויים להיות נוכחים גם בגופים נוזליים אחרים ביקום. קיים יופי קוסמי בלגלות שהמנגנונים הפיזיקליים על פני כדור הארץ קיימים גם על כוכבי לכת רחוקים אחרים", מוסיפה ד"ר סיגלמן.
