لکه سرخ بزرگ سیاره مشتری چگونه به وجود آمد؟

جالب است، طرح‌های قدیمی و حتی عکس‌های اولیه، لکه‌ی سرخ را عریض‌تر از امروز نشان می‌دهند. اولین عکس که توسط ستاره‌شناسی ایرلندی به نام اگنس مری کلرک در سال ۱۸۷۹ ثبت شد، لکه سرخ بزرگ را به شکل بیضی مسطحی با عرض تقریبا ۴۰ هزار کیلومتر نشان می‌دهد که بیش از دو برابر عرض طوفان دایره‌ای‌تر کنونی است. البته اندازه و شکل لکه سرخ بزرگ در طی یک و نیم قرن گذشته به شکل چشمگیری تغییر کرده است.

معمای تغییر شکل لکه سرخ بزرگ چیست؟ آیا لکه‌ای که کاسینی و دیگران در قرن هفدهم دیده بودند همان لکه سرخ بزرگ امروزی است؟ در غیر این صورت، آیا لکه‌ اصلی از هم پاشیده و یک لکه جدید در همان موقعیت جغرافیایی به وجود آمده است؟ و در این صورت چگونه این اتفاق رخ داده و چرا اندازه و شکل این لکه‌ها به‌صورت پیوسته تغییر می‌کند؟

پرسش‌های فوق نقطه‌ی تمرکز پژوهشی جدید شدند. رصدهای دقیق سیاره مشتری نشان می‌دهند جو این سیاره‌ی عظیم تا چه اندازه پیچیده و متغیر است. طوفان‌های کوچک‌تر شکل می‌گیرند و ناپدید می‌شوند، درحالی‌که سایر طوفان‌ها ادغام می‌شود و رشد می‌کنند. بسیاری از طوفان‌ها به مدت چند سال دوام می‌آورند و می‌توانند شاخصه‌های عظیم‌تری را تولید کنند.

مؤلفان پژوهش از مدل‌های عددی گازهای جوی سیاره مشتری و حل معادله‌های پیچیده‌ی دینامیک سیالات برای شبیه‌سازی حرکت و رفتار آن‌ها استفاده و سپس نتایج را با طیف وسیعی از اندازه‌گیری‌های آرشیوی لکه سرخ بزرگ در طی قرن‌های مختلف مقایسه کردند. آن‌ها با نگاهی به چگونگی تغییر شکل گردبادها به‌مرور زمان به این نتیجه رسیدند که لکه سرخ دیده‌شده توسط کاسینی یکسان با لکه سرخ بزرگ کنونی نیست و سرعت رشد عرضی لکه‌ها مطابقت ندارد.

یک مکانیزم شکل‌گیری دیگر می‌تواند ابرطوفان یا فراچاهش مواد گرم‌تر از اعماق مشتری باشد که به سمت ابرهای فوقانی راه می‌یابد. چنین طوفان شدیدی در سال ۲۰۱۰ روی زحل فوران کرد و سامانه‌ی آب و هوایی چشمگیری را به‌وجود آورد که طی یک یا دو سال ناپدید شد. پژوهشگرها با شبیه‌سازی چنین رویدادی در سیاره مشتری به این نتیجه رسیدند که این طوفان می‌تواند حاصل یک سامانه‌ی واچرخندی (ضدسیکلون) باشد، اما مانند طوفان‌های ادغام‌شونده تنها یک فراچاهش ماده نمی‌تواند به شکل و اندازه‌ی لکه سرخ بزرگ برسد. همچنین هیچ‌کدام از این ابرطوفان‌ها در چنین ارتفاعی روی سطح مشتری دیده نشده‌اند و بنابراین می‌توان عامل دیگری را برای این لکه‌ی عظیم درنظر گرفت.

آن «عامل دیگر» به گفته‌ی پژوهشگرها می‌تواند رویداد موسوم به اختلال حاره‌ای جنوبی باشد. این رویداد معمولا زمانی رخ می‌دهد که جریانی از گازها در یکی از نوارهای مشتری در جهت جنوب یا شمال گسترش پیدا کند و وارد نوار مجاور شود. این اتفاق می‌تواند مانع از جریان نواری مجاور شود و به شکل‌گیری چرخه‌ی طوفانی بینجامد که به ابعاد بسیار بزرگی می‌رسد. دانشمندان این فرآیند را شبیه‌سازی کردند و متوجه شدند که برای محدوده‌ی سرعت کافی در بادهای برهمکنشی، می‌تواند لکه‌ای بزرگ مشابه لکه سرخ بزرگ تولید شود. مهم‌تر از هر چیز، این مکانیزم می‌تواند عامل تغییر شکل و اندازه‌ی لکه‌ی سرخ بزرگ نیز باشد.

پژوهشگرها سپس به این نتیجه رسیدند که لکه سرخ بزرگی که امروز می‌بینیم در سال ۱۸۳۱ به عنوان موجودیتی مستقل از لکه‌ای که پیش‌تر دیده شده بود، تشکیل شده است. به این ترتیب عمر این لکه به ۱۹۳ سال می‌رسد؛ اما دقیقا تا چه زمانی به حیات خود ادامه خواهد داد؟ کاهش ابعاد لکه‌ی سرخ بزرگ از سال ۲۰۱۰ سرعت گرفته است. هنوز مشخص نیست که چه زمانی چشم خشمگین مشتری ناپدید شود، اما ناپدید شدن لکه‌ی کاسینی می‌تواند به این معنی باشد که لکه‌ی سرخ بزرگ هم روزی از بین خواهد رفت. احتمالا ستاره‌شناس‌های آینده شاهد یک مشتری بدون لکه خواهند بود.

با این‌حال یک چیز را به طور قطع درباره‌ی پادشاه سیاره‌ها می‌دانیم: این سیاره ثابت نمی‌ماند. حتی اگر لکه‌ی سرخ بزرگ ناپدید شود، احتمالا لکه‌ی دیگری جای آن را خواهد گرفت.