Saturnuksen etelänapaa kiertää maapalloa leveämpi kymmenkulmainen aalto

Hubble-avaruusteleskooppi on paljastanut Saturnuksen etelänavalta poikkeuksellisen säännöllisen sääilmiön: jättimäisen, kehittyvän kymmenkulmaisen ilmakehäaallon. Kyse ei ole kiinteästä kuviosta tai planeetan pintaan piirtyneestä muodosta, vaan Saturnuksen voimakkaaseen napaseudun suihkuvirtaukseen sitoutuneesta laaja-alaisesta aallosta. 45

Maapalloa leveämpi aalto

Niin sanottu dekagoni on noin 13 000 kilometriä leveä eli hieman Maata leveämpi. Se sijaitsee noin 63 asteen eteläisellä leveysasteella. Hubble kuvasi rakennetta Wide Field Camera 3 -kamerallaan useilla valon aallonpituuksilla, minkä ansiosta sitä voitiin tarkastella Saturnuksen ilmakehän eri korkeuksilla. 34

Aallon näennäinen sijainti muuttuu hieman käytetyn aallonpituuden mukaan. Tämä ja havainto useista ilmakehäkerroksista viittaavat siihen, ettei kuvio rajoitu pelkästään näkyvien pilvien ylimpään osaan, vaan kyseessä on pystysuunnassa laajalle ulottuva rakenne. 45

NASA:n mukaan dekagoni on ensimmäinen suuri ja pysyväksi osoittautunut säännöllisen monikulmion muotoinen kuvio, joka on havaittu Saturnuksen eteläisellä pallonpuoliskolla. Useiden vuosien havaintosarja kertoo, että sen muoto on erottunut yhä selvemmin vuodesta 2023 alkaen. 3

Etelänavan vastine pohjoisen kuusikulmiolle – mutta ei kaksonen

Saturnuksen pohjoisnavan kuuluisa kuusikulmio on tunnettu jo Voyager-luotainten havainnoista. Nyt etelänavan dekagoni osoittaa, että jättiläisplaneetta voi synnyttää suuria monikulmioaaltoja myös toisella napaseudullaan. 15

Samankaltaisuus ei kuitenkaan tarkoita, että ilmiöt olisivat samoja. Pohjoisen kuusikulmiota on seurattu pitkään, kun taas etelänavan kymmenkulmio on vasta tunnistettu ja näyttää edelleen muuttuvan. Erojen tutkiminen voi auttaa ymmärtämään, miksi napaseutujen suihkuvirtaukset asettuvat erilaisiin aaltomuotoihin. 35

Kuinka kuvio löytyi

Saturnuksen etelänapa oli Maan suunnasta hankalasti nähtävissä planeetan talvikaudella vuosina 2012–2023. Kun katselugeometria parani, maanpäällisissä havainnoissa alkoi näkyä etelänavan ympärillä aaltoileva vyöhyke. Mukana oli myös harrastajaplaneettakuvaaja Trevor Barryn tuottamaa kuvamateriaalia. Tutkijat vertasivat tätä vihjettä Hubblen pitkäaikaisiin havaintoihin ja pystyivät seuraamaan dekagonin kehitystä. 35

Saatavilla olevien havaintojen perusteella rakenne oli jo olemassa vuonna 2023 ja korostui sen jälkeen. Koska napa oli pitkään piilossa tai huonosti havaittavissa, ilmiön tarkkaa syntyhetkeä ja mekanismia ei nähty suoraan. 35

Mitä kymmenen sivua kertoo suihkuvirtauksesta?

Dekagoni sijaitsee Saturnuksen voimakkaassa eteläisessä suihkuvirtauksessa. Sen toistuva, kymmenen lohkon muoto osoittaa, että virtaus voi sitoa valtavan ilmakehähäiriön yhtenäiseksi aaltokuvioksi sen sijaan, että häiriö hajaantuisi. 45

Muoto asettaa myös rajoitteita Saturnuksen ilmakehää kuvaaville malleille. Monikulmioaaltoon vaikuttavat muun muassa suihkuvirtauksen nopeus, leveys, kaarevuus ja käyttäytyminen eri korkeuksilla. Hubble-kuvat eivät siis ole vain erikoinen näkymä, vaan aineistoa, jolla voidaan testata selityksiä jättiläisplaneettojen sääjärjestelmien toiminnasta. 45

Tutkijat eivät vielä tiedä, miksi aallossa on juuri kymmenen sivua tai mikä sen käynnisti. Taustalla voi olla suihkuvirtauksen epävakaus, ilmakehän syvempien kerrosten dynamiikka, vuodenaikaisuus tai useiden tekijöiden yhdistelmä. Toistaiseksi havaintoaineisto tukee vahvimmin aallon todellisuutta ja sen pystysuuntaista laajuutta, ei yhtä varmaa syntyselitystä. 35

Seuranta ratkaisee, onko ilmiö pysyvä

Cassini-luotaimen pitkät Saturnus-havainnot tarjoavat tärkeän vertailukohdan planeetan pilville, napaseuduille ja suihkuvirtauksille. Uusi etelänavan kuvio nousee kuitenkin esiin myöhemmästä havaintoaineistosta. Vertailu Cassinin ajan kuviin ja pohjoisen kuusikulmioon voi auttaa selvittämään, onko dekagoni uusi ilmiö, toistuva kausivaihe vai lyhytikäinen järjestely. 5

Hubblen seuranta, James Webb -avaruusteleskoopin havainnot ja ilmakehämallit ovat seuraavia avainvaiheita. Ne voivat paljastaa, ulottuuko dekagoni syvälle Saturnuksen ilmakehään, muuttuuko se vuodenaikojen mukana ja vakiintuuko se pohjoisen kuusikulmion kaltaiseksi pitkäikäiseksi rakenteeksi. 5

Varmaa on jo se, että Saturnuksen etelänapa kätkee planeetan mittakaavan sääilmiön – ja että jättiläisplaneettojen ilmakehät ovat yhä paljon järjestäytyneempiä ja arvoituksellisempia kuin ensisilmäyksellä näyttää.