Neptunuksen Suuri pimeä pilkku (GDS-89): ilmakehän reikä vai myrsky?
Tutustu Neptunuksen Suureen pimeään pilkkuun (GDS-89): ilmakehän reikä vai myrsky? Voyagerin ja Hubble’n havainnot, synty, katoaminen ja salaperäinen luonne.
Suuri pimeä pilkku (tunnetaan myös nimellä GDS-89) on Neptunuksen tumma alue, joka muistuttaa ulkonäöltään Jupiterin suurta punaista pilkkua. NASAn Voyager 2 -luotain havaitsi sen vuonna 1989. Vaikka se näyttää pinnaltaan samankaltaiselta kuin Jupiterin pilkku — joka on selkeä antisykloninen myrsky (se on kuin hurrikaani) — nykyinen käsitys on, että Neptunuksen Suuri tumma pilkku ei välttämättä ole pitkäikäinen antisykloni samalla tavalla kuin Jupiterin pilkku. Yksi yleisistä tulkinnoista on, että se on ilmakehän reikä: alue, jossa yläpilvet puuttuvat ja syvemmän, tummemman ilmakerroksen värit näkyvät selkeämmin — ilmiö, jota on joskus verrattu Maan otsonikerroksessa havaittuun reikään vain analogiana, ei identtisenä fysikaalisena prosessina.
Mitä pilkku todella on?
Suurten pimeiden pisteiden sisäosat ovat usein enimmäkseen pilvettömiä tai ainakin niissä puuttuu korkealla sijaitseva, kirkas metaanijäähdytys- tai huippupilvipeite. Tämä saa alueen näyttämään tummemmalta ympäröivään ilmakehään verrattuna. Toisaalta pilkkujen reunoilla nähdään usein kirkkaita, valkoisia kumpupilviä, jotka syntyvät ylös kohoavassa ilmavirrassa, jossa metaani tiivistyy.
Havaintohistoria ja elinkaari
Voyagerin ja sittemmin Hubble-avaruusteleskoopin sekä maa- /avaruusteleskooppien ottamien kuvien perusteella Neptunuksen suuret tummat alueet eivät ole pysyviä: ne muodostuvat, muuttuvat ja katoavat vuosien sisällä. Toisin kuin Jupiterin suuri punainen pilkku, joka on kestänyt satoja vuosia, Neptunuksen tummien pilkkujen elinikä näyttäisi olevan usein vain muutamia vuosia. Tästä syystä Neptunus näyttää havaintojaksojen perusteella viettävän vain osan ajastaan suuren tumman pilkun kanssa.
Miten Suuri pimeä pilkku eroaa Jupiterin pilkusta?
- Kesto: Jupiterin suuri punainen pilkku on pitkäikäinen ja vakaa antisykloni; Neptunuksen tummat pilkut ovat yleensä lyhytaikaisempia.
- Ulkonäkö ja syy: Jupiterin pilkku on voimakas pyörremyrsky, kun taas Neptunuksen pilkku näyttää syntyvän osin pilvettömyydestä ja ilmakehän syvemmistä violeteista/sinisistä sävyistä, vaikka osassa tapauksia tummien alueiden yhteydessä on myös voimakkaita vortex-rakenteita.
- Tuulet: Neptunuksen ilmakehässä vallitsevat hyvin voimakkaat pintatuulet — tutkijat ovat havainneet äärimmäisiä nopeuksia planeetan sateenkaarimaisten pilkkujen ja pyörteiden ympärillä — mikä tekee pilkkujen kehityksestä ja häviämisestä dynaamisen ja nopean prosessin.
Mahdolliset syntymechanismit
Tutkijat ovat ehdottaneet useita mekanismeja tummentumisen ja pilkkujen muodostumisen selittämiseksi:
- Pilvireikä: korkean tason vaaleiden metaanipilvien puuttuminen paljastaa tummemman, matalamman ilmakerroksen.
- Vortex- eli pyörrevaihtelut: suurilla horisontaalisilla pyörteillä voi olla rooli pilkkujen synnyssä ja ylläpidossa; jotkin tummista alueista on todettu liittyvän antisykloneihin tai muihin pyörteisiin.
- Kemialliset ja optiset tekijät: partikkelikoostumuksen, pilvikristallien koon tai kaasukonsentraatioiden erot voivat muuttaa alueen heijastusta ja näkyvyyttä eri aallonpituuksilla.
Miksi tutkijat seuraavat niitä?
Neptunuksen suuret tummat alueet ovat arvokkaita luonnonlaboratorioita planeettojen ilmakehädynamiikan ymmärtämiseksi. Niiden tarkkailu auttaa selvittämään, miten massiivisten kaasujättiläisten pyörteet muodostuvat, miten energian kulkeutuminen tapahtuu ja miten pilvikerrokset vuorovaikuttavat voimakkaiden tuulien kanssa. Modernit instrumentit — mukaan lukien avaruusteleskoopit ja maanpäälliset adaptatiivisen optiikan teleskoopit sekä uudemmat tutkimuslaitteet kuten James Webb — antavat jatkuvasti parempia kuvia ja spektroskooppista dataa, joiden avulla mallinnus ja tulkinta kehittyvät.
Siten Suuri pimeä pilkku ei ole yksiselitteisesti vain "myrsky" tai vain "reikä" — se on ilmiö, jossa dynaamiset pyörteet, pilvikerrosten rakenne ja säteilyn vuorovaikutus yhdistyvät ja tuottavat planeetan pinnassa näkyvän tumman alueen. Jatkuvat havainnot auttavat erottamaan, mitkä mekanismit ovat keskeisimpiä eri tapauksissa ja miksi Neptunuksen tummat alueet ovat niin muuttuvia verrattuna esimerkiksi Jupiterin vakaaseen punaiseen pilkkuun.
Suurten pimeiden pisteiden sisäosat ovat kuitenkin enimmäkseen pilvettömiä, ja toisin kuin Jupiterin piste, joka on kestänyt satoja vuosia, niiden elinikä näyttää olevan paljon lyhyempi, sillä ne muodostuvat ja katoavat noin muutaman vuoden välein. Voyagerin ja sittemmin Hubble-avaruusteleskoopin ottamien kuvien perusteella Neptunus näyttää viettävän hieman yli puolet ajastaan suuren pimeän pisteen kanssa.
Suuri pimeä pilkku Voyager 2:sta nähtynä.
Ominaisuudet
Tumma, ellipsinmuotoinen täplä (jonka alkuperäiset mitat olivat 13 000 × 6 600 km) oli suunnilleen Maan kokoinen, ja se näytti samankaltaiselta kuin Jupiterin Suuri punainen täplä. Suuren pimeän pisteen ympärillä mitattiin tuulia, jotka puhalsivat jopa 2 400 kilometriä tunnissa, mikä on nopeinta Aurinkokunnan alueella. Suuren pimeän pisteen uskotaan olevan reikä Neptunuksen metaanipilven kannessa. Pilkku nähtiin eri aikoina erikokoisena ja -muotoisena.Suuri pimeä pilvi synnytti suuria valkoisia pilviä tropopaussikerroksessa tai juuri sen alapuolella, jotka muistuttavat Maassa esiintyviä korkealla sijaitsevia cirrus-pilviä. Toisin kuin Maan pilvet, jotka koostuvat pääasiassa jääkiteistä, Neptunuksen pilvet koostuvat jäätyneen metaanin kiteistä. Vaikka Neptunuksen pilvet yleensä muodostuvat ja häviävät muutaman tunnin kuluessa, Suuren pimeän pisteen pilvet olivat edelleen olemassa 36 tunnin eli kahden planeetan kierroksen jälkeen.
Neptunuksen tummien pisteiden uskotaan esiintyvän troposfäärissä alemmilla korkeuksilla (tai korkeuksilla) kuin kirkkaammat yläpilvikerroksen piirteet. Koska ne ovat pysyviä piirteitä, jotka voivat kestää useita kuukausia, niiden ajatellaan olevan pyörrerakenteita.
Disappearance
Kun Hubble-avaruusteleskoopin oli määrä ottaa marraskuussa 1994 kuvia Suuresta pimeästä pisteestä, se oli kadonnut kokonaan, ja tähtitieteilijät uskoivat, että se oli joko peittynyt tai vain kadonnut. Seuranneiden pilvien pysyvyys osoittaa, että jotkut entiset tummat pilkut voivat jatkaa olemassaoloaan syklonien muodossa, vaikka niitä ei enää pystytä näkemään pimeänä piirteenä. Tummat pilkut saattavat kadota, kun ne siirtyvät liian lähelle päiväntasaajaa tai mahdollisesti jollakin muulla tuntemattomalla tavalla.Neptunuksen pohjoiselle pallonpuoliskolle ilmestyi kuitenkin uusi piste, joka näytti hyvin paljon vanhalta pisteeltä. Tämä uusi täplä, jota kutsutaan nimellä Northern Great Dark Spot (NGDS), on pysynyt näkyvissä useita vuosia.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Pieni tumma piste
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on Neptunuksen suuri pimeä piste?
V: Suuri pimeä pilkku on Neptunuksen tumma pilkku, joka muistuttaa ulkonäöltään Jupiterin suurta punaista pilkkua.
K: Milloin Suuri pimeä pilkku löydettiin?
V: NASAn Voyager 2 -luotain löysi suuren pimeän pisteen vuonna 1989.
Kysymys: Onko Neptunuksen suuri pimeä pilkku ulkonäöltään samanlainen kuin Jupiterin pilkku?
V: Kyllä, Neptunuksen suuri pimeä pilkku muistuttaa ulkonäöltään Jupiterin suurta punaista pilkkua.
K: Minkä uskotaan olevan Neptunuksen suuri pimeä pilkku?
V: Uskotaan, että Neptunuksen suuri pimeä pilkku on ilmakehän reikä, joka on samanlainen kuin Maan otsonikerroksessa oleva reikä.
K: Onko Suurten pimeiden pisteiden sisäpuoli enimmäkseen pilvetöntä?
V: Kyllä, suurten pimeiden täplien sisäosat ovat enimmäkseen pilvettömiä.
K: Kuinka kauan Neptunuksen suuret pimeät läiskät kestävät?
V: Neptunuksen suurten pimeiden täplien elinikä näyttää olevan paljon lyhyempi kuin Jupiterin täplien, sillä ne muodostuvat ja katoavat noin kerran muutamassa vuodessa.
K: Kuinka usein Neptunuksella näyttää olevan suuri pimeä pilkku?
V: Voyagerin ja sittemmin Hubble-avaruusteleskoopin ottamien kuvien perusteella Neptunus näyttää viettävän hieman yli puolet ajastaan suuren pimeän pisteen kanssa.
Etsiä