การศึกษาใหม่จากข้อมูลจากภารกิจ Cassini เผยให้เห็นสิ่งที่น่าแปลกใจในบรรยากาศของดาวเสาร์ เรารู้เรื่องพายุที่ขั้วโลกเหนือของแก๊สยักษ์มานานหลายสิบปี แต่ตอนนี้ดูเหมือนว่าพายุหกเหลี่ยมขนาดใหญ่นี้อาจจะสูงตระหง่านถึงความสูงหลายร้อยกิโลเมตรซึ่งมีฐานอยู่ลึกลงไปในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์
เมื่อแคสสินีมาถึงดาวเสาร์ในปี 2004 มันเป็นฤดูร้อนในซีกโลกใต้และยานอวกาศพบกระแสน้ำวนขั้วโลกที่ขั้วโลกใต้ ในที่สุดฤดูร้อนมาถึงซีกโลกเหนือและพวกเขาก็ได้เห็นการก่อตัวของพายุที่ขั้วโลกเหนือ สิ่งนี้เพิ่งยืนยันสิ่งที่เรารู้จักมาตั้งแต่ปี 1980 เมื่อภารกิจรอบโลกศึกษาดาวเสาร์และพบพายุฤดูร้อนที่ขั้วโลกเหนือของดาวเสาร์
“ ในขณะที่เราคาดหวังว่าจะเห็นกระแสน้ำวนที่ขั้วโลกเหนือของดาวเสาร์ในขณะที่มันอุ่นขึ้นรูปร่างของมันน่าแปลกใจจริงๆ” - Leigh Fletcher, University of Leicester, UK, ผู้เขียนหลัก
แต่พายุทางเหนือนี้มีรูปร่างเป็นหกเหลี่ยมแทนที่จะเป็นรูปกลมและมีรูปร่างเป็นหกเหลี่ยมเหมือนกันกับพายุที่อยู่ลึกลงไปในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ซึ่งพบโดยรอบโลกเป็นครั้งแรก คำถามคือพวกเราเห็นสัตว์ประหลาดสูงตระหง่านของพายุหรือไม่? หรือว่าพายุสองลูกแยกกันทั้งสองกำลังก่อตัวเป็นรูปหกเหลี่ยม?
“ ขอบของกระแสน้ำวนที่เพิ่งค้นพบนี้ดูเหมือนจะเป็นรูปหกเหลี่ยมตรงกับรูปแบบเมฆหกเหลี่ยมที่มีชื่อเสียงและแปลกประหลาดที่เราเห็นลึกลงไปในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์” Leigh Fletcher จาก University of Leicester สหราชอาณาจักรกล่าว
วิดีโอนี้แสดงลวดลายเมฆหกเหลี่ยมที่ลึกลงไปในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ซึ่งถูกค้นพบครั้งแรกโดย Voyager
นักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับภารกิจของ Cassini คาดว่าจะเห็นพายุที่ขั้วเหนือเมื่อฤดูร้อนของดาวเสาร์มาถึง แต่พวกเขาก็ประหลาดใจด้วยรูปร่าง เฟลตเชอร์กล่าวว่า“ หกเหลี่ยมนั้นเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและเหมือนกันที่ระดับความสูงต่างกันสองระดับต่ำกว่าหนึ่งในกลุ่มเมฆและสูงหนึ่งในสตราโตสเฟียร์
หัวใจสำคัญของการศึกษาใหม่นี้คือ Composite Infrared Spectrometer (CIRS) ของ Cassini CIRS บันทึกข้อมูลนี้ระหว่างปี 2010 ถึง 2017 และแสดงให้เห็นถึงความร้อนแรงของสตราโตสเฟียร์ของดาวเสาร์จากความโน้มเอียงของวงโคจรที่สูง ภาพประกอบด้านล่างแสดงให้เห็นถึงการอุ่นขึ้นอย่างช้าๆของสตราโตสเฟียร์ของดาวเสาร์และการก่อตัวของพายุหกเหลี่ยมทีละน้อย
ก่อนหน้านี้ในภารกิจของ Cassini บรรยากาศชั้นบนนั้นหนาวเกินกว่าที่ CIRS จะมองเห็นได้ สตราโตสเฟียร์อยู่ที่ -158 องศาเซลเซียสซึ่งเย็นเกิน 20 องศาสำหรับเครื่องดนตรี แต่ปีของดาวเสาร์นั้นยาวประมาณ 30 ปีและในปี 2009 ภูมิภาคขั้วโลกเหนือเริ่มร้อนขึ้น ประมาณปี 2014 เครื่องมือ CIRS ของ Cassini สามารถศึกษาบรรยากาศตอนบนได้
“ ปีเสาร์หนึ่งปีมีระยะเวลาประมาณ 30 ปีโลกดังนั้นฤดูหนาวจึงยาวนาน ดาวเสาร์เริ่มโผล่ออกมาจากส่วนลึกของฤดูหนาวทางตอนเหนือในปี 2552 และค่อยๆอุ่นขึ้นเมื่อซีกโลกเหนือเข้าสู่ฤดูร้อน” - ศึกษาผู้แต่ง Sandrine Guerlet, Laboratoire de Météorologie Dynamique, ฝรั่งเศส
“ เราสามารถใช้เครื่องมือ CIRS เพื่อสำรวจสตราโตสเฟียร์ทางตอนเหนือเป็นครั้งแรกตั้งแต่ปี 2014 เป็นต้นไป” Guerlet กล่าว “ เมื่อกระแสน้ำวนขั้วโลกปรากฏชัดเจนขึ้นเรื่อย ๆ เราสังเกตเห็นว่ามีขอบหกเหลี่ยมและตระหนักว่าเราเห็นรูปหกเหลี่ยมที่มีอยู่ก่อนแล้วที่ระดับความสูงที่สูงกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้”
จากการศึกษาพบว่าบริเวณขั้วของดาวเสาร์นั้นแตกต่างจากกันมาก เมื่อแคสสินีสำรวจภาคใต้ในช่วงฤดูร้อนต้น ๆ ของภารกิจไม่มีรูปแบบพายุหกเหลี่ยม พายุทางเหนือนั้นเย็นกว่า, สุกน้อยกว่าและการเปลี่ยนแปลงของมันก็แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง สำหรับตอนนี้นักวิทยาศาสตร์สามารถเดาได้ว่าทำไม
“ นี่อาจหมายความว่ามีความไม่สมดุลพื้นฐานระหว่างเสาของดาวเสาร์ที่เรายังไม่เข้าใจหรืออาจหมายความว่ากระแสน้ำวนขั้วโลกเหนือยังคงพัฒนาในการสังเกตการณ์ครั้งล่าสุดของเราและยังคงทำเช่นนี้หลังจากการตายของ Cassini” เฟล็ทเชอร์กล่าว ภารกิจของ Cassini สิ้นสุดลงใน "Grand Finale" ในเดือนกันยายน 2560 เมื่อยานอวกาศถูกส่งไปยังชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์อย่างตั้งใจที่จะถูกทำลาย
นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษารูปแบบสภาพอากาศของดาวเสาร์เป็นเวลานานและพวกเขารู้มานานแล้วว่าชั้นเมฆหนาของดาวเคราะห์เป็นเจ้าภาพสภาพอากาศส่วนใหญ่ของโลก คุณสมบัติขั้วโลกเหนือได้รับการค้นพบครั้งแรกโดย Voyager ในปี 1980 และเรารู้ว่ารูปหกเหลี่ยมขั้วโลกทางทิศเหนือเป็นคุณลักษณะที่ยาวนาน นักวิทยาศาสตร์คิดว่าคุณสมบัติอาจเชื่อมโยงกับการหมุนของดาวเคราะห์เองเช่นเดียวกับเจ็ตสตรีมที่นี่บนโลก
เป็นที่ชัดเจนว่าเรามีจำนวนมากที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับบรรยากาศของดาวเสาร์ ไม่น่าเป็นไปได้ว่าพายุหกเหลี่ยมในสตราโตสเฟียร์และพายุหกเหลี่ยมที่อยู่ลึกลงไปในชั้นบรรยากาศจะเป็นพายุเดียวกัน ลมเปลี่ยนไปมากเกินไปผ่านชั้นบรรยากาศ แต่พวกเขาสามารถเชื่อมต่อในอีกทางหนึ่ง หลังจากการตรวจสอบคุณสมบัติของบรรยากาศในพื้นที่ภาคเหนือเฟลทเชอร์และคณะได้พิจารณาว่าคลื่นเช่นรูปหกเหลี่ยมไม่ควรแพร่กระจายขึ้นไปและควรติดอยู่ในยอดเมฆ นี่คือกระบวนการที่เรียกว่า evanescence “ วิธีหนึ่งที่คลื่น 'ข้อมูล' สามารถรั่วไหลขึ้นไปคือผ่านกระบวนการที่เรียกว่า evanescence ซึ่งความแข็งแกร่งของคลื่นสลายตัวด้วยความสูง แต่มีความแข็งแรงพอที่จะยังคงอยู่ในสตราโตสเฟียร์” Fletcher อธิบาย
ภาพรวมที่ใหญ่ขึ้นในการศึกษานี้เป็นคำถามที่ต่อเนื่องว่าพลังงานเคลื่อนผ่านชั้นบรรยากาศที่แตกต่างกันอย่างไรบางสิ่งที่เรายังคงทำงานเพื่อทำความเข้าใจที่นี่บนโลก หากเราสามารถเข้าใจได้ว่าทำไมและทำไมกระแสน้ำวนขั้วโลกเหนือของดาวเสาร์มีรูปร่างหกเหลี่ยมมันจะส่องแสงว่าปรากฏการณ์ที่ลึกลงไปในชั้นบรรยากาศสามารถมีอิทธิพลต่อสภาพแวดล้อมที่สูงขึ้นไป
“ รูปหกเหลี่ยมทางเหนือของดาวเสาร์เป็นคุณลักษณะที่โดดเด่นของหนึ่งในสมาชิกที่มีเสน่ห์ที่สุดในระบบสุริยะดังนั้นเพื่อค้นพบว่ามันยังคงมีความลึกลับที่สำคัญอยู่อย่างน่าตื่นเต้นมาก” - Nicolas Altobelli นักวิทยาศาสตร์โครงการ ESA สำหรับภารกิจ Cassini-Huygens
ภารกิจของแคสสินียังคงแสดงสิ่งต่าง ๆ เกี่ยวกับดาวเสาร์แม้ตอนนี้จะจบแล้ว สำหรับทีมที่อยู่เบื้องหลังการศึกษานี้มันช่างขมขื่นสำหรับค้นพบรูปหกเหลี่ยมทางเหนือเกือบหนึ่งปีหลังจากที่แคสสินีสิ้นสุดลง เฟลตเชอร์กล่าวว่า“ เราต้องรู้มากกว่านี้ ค่อนข้างน่าผิดหวังที่เราค้นพบรูปหกเหลี่ยมสตราโตสเฟียร์นี้เมื่อสิ้นสุดอายุขัยของ Cassini”
