Unterirdische Wirbel könnten hinter dem mysteriösen Sechseck des Saturn stecken

Die kühnen Ringe des Saturn sind nicht sein einziges Markenzeichen.



Saturn weist auch ein sechsseitiges Merkmal an seinem Nordpol auf, das Wissenschaftler zum ersten Mal bemerkten, als die NASA Reisen 2 Raumfahrzeug besuchte Saturn 1981 . Das Sechseck des Saturn ist faszinierend, aber auch seltsam: Das seltsame Phänomen tritt nur am Nordpol des Planeten auf. In einer neuen Studie untersuchte ein Forscherduo die Dynamik des aufwirbelnden Gases des Saturn, um herauszufinden, welche Arten von planetarischer Fluiddynamik diese mystifizierende Struktur schaffen.



Letztes Jahr führten Rakesh Yadav und Jeremy Bloxham vom Department of Earth and Planetary Sciences der Harvard University in Cambridge, Massachusetts, eine einmonatige Computersimulation durch, um die Physik dahinter zu verstehen Saturns Sechseck .

Laut ihrem Papier erzeugen atmosphärische Strömungen im Saturn große und kleine Wirbel in der Nähe des Nordpols des Ringplaneten. Ein starker horizontaler Strahl der etwa 60 Grad Breite über dem Äquator verläuft, wird von diesen Wirbeln eingeklemmt und begrenzt, die den Rand des Sechsecks definieren.



Video: Wie entsteht der sechseckige Jetstream des Saturn?
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NASA

Die NASA-Raumsonde Cassini hat diese natürliche Farbansicht des Saturn-Nordpols in einer Entfernung von etwa 611.000 Meilen (984.000 Kilometer) am 22. Juli 2013 aufgenommen.(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute)



Einer der Hauptpunkte des Papiers, so Yadav, ist, dass die Wirbel zwar existieren, aber tief unter den Wolkenspitzen aufwühlen und daher für Raumschiffe, die über Saturn geflogen sind, wie Voyager 2 und in jüngerer Zeit, die Cassini-Mission der NASA, größtenteils unsichtbar sind . Nachdem die Voyager 2-Daten zur Erde zurückgekehrt waren, stellten Wissenschaftler die Hypothese auf, dass das Sechseck durch unterirdische Zyklone verursacht worden sein könnte, wie diese neue Studie nahelegt.

Obwohl Cassinis Beobachtungen von Saturn von 2004 bis 2017 den Wissenschaftlern halfen, mehr über die Fluiddynamik des Planeten zu erfahren, hatte die Theorie über unterirdische Wirbel nicht viel Bestand, als die Raumsonde keine markanten Anzeichen ihrer Existenz entdeckte, sagte Yadav.

Yadav führte Modellsimulationen der tiefen turbulenten kompressiblen Konvektion durch, ein Phänomen, das auftritt, wenn Material am Boden einer dicken, mehrschichtigen Substanz aus Flüssigkeit oder Gas unten heiß und oben kühl ist. Dieser Temperaturunterschied bewirkt, dass sich das Material in einer kreisförmigen Auf-Ab-Bewegung bewegt. Konvektion ist in der Natur allgegenwärtig und verursacht Hurrikane und Tornados auf der Erde.



Yadav sagte, das Phänomen sei ähnlich dem, was passiert, wenn jemand kaltes Wasser in einen Topf gibt, seinen Herd anzündet und anfängt, dieses Wasser zu erhitzen. Die Hitze vom Boden der Pfanne rührt das Wasser auf, da das Wasser die Wärme nach oben an die kältere Oberfläche abgibt.

Eine hochauflösende, farbenfrohe Ansicht von Saturn

Dieser Film, der aus Bildern von Cassinis Bildkameras erstellt wurde, ist der erste, der das Sechseck des Saturn in Farbfiltern zeigt und der erste Film, der eine vollständige Ansicht vom Nordpol bis hinunter zu etwa 70 Grad nördlicher Breite zeigt. Ein Wirbel in der unteren linken Ecke des Sechsecks ist sichtbar, aber die neue Simulation der Forscher Rakesh Yadav und Jeremy Bloxham zeigt die zahlreichen unsichtbaren Wirbel, die das Sechseck erschaffen könnten.(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SSI/Hampton University)

Yadav sagte, ihre Simulation habe die Physik hinter dem einpoligen Sechseck erfasst und die Möglichkeit geboten, dass Saturn in der Vergangenheit ein Sechseck am Südpol und nicht am Nordpol oder vielleicht ein Sechseck an jedem Pol hatte.

Die Simulation erreichte keine sechseckige Form; es erzeugte ein abgewinkeltes Objekt mit neun statt sechs Seiten. Aber die Mechanik hinter ihrer Simulation deutet darauf hin, dass unterirdische Wirbel hinter dem geometrischen Merkmal stecken, sagte Yadav. 'Es ist sehr gut möglich, dass wir bei unterschiedlichen Bedingungen problemlos sechs statt neun Kanten bekommen.'

Die Computersimulationen waren schwierig durchzuführen und die Forscher können nur kleine Studien innerhalb der bestehenden Parameter durchführen. Dieses Papier berichtete über einen Fall und Yadav hofft, dass Forscher in Zukunft weitere Fälle durchführen können, um das Schönheitszeichen von Saturn besser zu verstehen.

Die Papier Einzelheiten zu dieser Arbeit wurden am 8. Juni in der Zeitschrift Proceedings on the National Academy of the Sciences veröffentlicht.

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