کشف ده ضلعی عظیم در قطب جنوبی زحل با تلسکوپ هابل

طوفانی ده‌ضلعی را تصور کنید، به بزرگی یک قاره، که در سکوت به دور جهانی در فاصله یک میلیارد کیلومتری می‌چرخد. تصورش دشوار است؟ حالا دیگر لازم نیست فقط خیال‌پردازی کنید. اخترشناسان دقیقا چنین پدیده‌ای را روی زحل یافته‌اند: یک ده‌ضلعی، یعنی موجی جوی با ده ضلع، که قطب جنوبی این سیاره را در بر گرفته است.

این کشف که به سرپرستی آگوستین سانچز لاوگا از دانشگاه سرزمین باسک انجام شد، نه در یک آزمایشگاه بزرگ، بلکه با تلسکوپ‌های حیاطی آغاز شد. رصدگران آماتور، ترور بری و ژان پل اوژه، در سال ۲۰۲۴ خطی تیره و موج‌دار را نزدیک قطب جنوبی ثبت کردند. وقتی گروه‌های حرفه‌ای این رصدها را در قالب تصویرهای قطبی کنار هم گذاشتند، شکل پدیده ناگهان آشکار شد. سپس تلسکوپ هابل جزئیات را کامل کرد و به پژوهشگران اجازه داد رد این الگو را تا سال ۲۰۲۳ دنبال کنند.

زحل پیش از این هم به خاطر شش‌ضلعی خود مشهور بود؛ یک جریان جتی شش‌گوش که نخستین بار وویجر در سال‌های ۱۹۸۰ و ۱۹۸۱ آن را دید و دست‌کم ۴۴ سال پایدار مانده است. ده‌ضلعی تازه تقریبا در همه جنبه‌های آشکار با آن متفاوت است: دورتر از قطب قرار دارد، در حدود ۶۰ درجه جنوبی، روی جریان جتی دیگری سوار است و در حالی که شمال زحل شش ضلع دارد، این پدیده در جنوب ده ضلع نشان می‌دهد.

رصدهای هابل که پیدایش ده‌ضلعی قطب جنوبی زحل را بین سال‌های ۲۰۲۳ تا ۲۰۲۵ نشان می‌دهند. 

جو زحل را مانند کیکی لایه‌لایه و چرخان تصور کنید. ده‌ضلعی نه تنها در قله‌های روشن ابرها دیده می‌شود، بلکه در فروسرخ و طول موج‌های دیگر نیز ظاهر می‌شود؛ نشانه‌ای از پدیده‌ای عمودی و لایه‌لایه که چندین لایه جوی را به هم پیوند می‌دهد. جریان جتی سریع رو به شرق که میزبان این موج است، با سرعتی حدود ۴۲۰ کیلومتر بر ساعت دور سیاره می‌چرخد. اما خود ده‌ضلعی با سرعتی نزدیک به ۱۰ کیلومتر بر ساعت پیش می‌رود؛ سرعتی که در مقیاس سیاره‌ای تقریبا آرام به نظر می‌رسد.

چرا ده ضلع؟ چرا اکنون؟ این‌ها پرسش‌های هیجان‌انگیز ماجرا هستند. گروه پژوهشی با شبیه‌سازی‌های دینامیک سیالات چند سناریو را بررسی کرد، از جمله اثر یک پادچرخند نزدیک به قطر ۴۰۰۰ کیلومتر که لکه سرخ نام گرفته و درست در شمال ده‌ضلعی قرار دارد. به نظر می‌رسد این چندضلعی در نزدیکی آن گردابه قوی‌تر و در سوی مقابل کم‌رنگ‌تر است، که احتمال وجود ارتباطی میان آن‌ها را مطرح می‌کند. با این حال، هیچ‌یک از تنظیمات شبیه‌سازی‌شده نتوانست ده‌ضلعی مشاهده‌شده را به طور کامل بازآفرینی کند.

زحل در رنگ طبیعی، ثبت‌شده توسط فضاپیمای کاسینی در سال ۲۰۱۶. شش‌ضلعی مشهور آن در اطراف قطب شمال دیده می‌شود. 

این ناهماهنگی یادآوری می‌کند که جو سیاره‌ها آزمایشگاه‌هایی آشفته و پیچیده‌اند. فرضیه‌ای مشابه زمانی شش‌ضلعی شمالی را به یک گردابه همسایه مرتبط می‌دانست، اما آن گردابه ناپدید شد و شش‌ضلعی همچنان باقی ماند. بنابراین تشخیص علت و معلول کار ساده‌ای نیست. ده‌ضلعی زحل ممکن است از الگوهای باد وابسته به عرض جغرافیایی، از یک طوفان همسایه، یا از ترکیبی از شرایط پس‌زمینه‌ای شکل گرفته باشد که هنوز به طور کامل درک نکرده‌ایم.

این کشف یک فرض دیرینه را دگرگون می‌کند: زحل شاید در اطراف هر دو قطب خود به الگوهای چندضلعی گرایش داشته باشد، نه فقط به یک شش‌ضلعی تنها و رازآلود.

شبیه‌سازی‌های سه سناریو برای شکل‌گیری ده‌ضلعی. 

تغییرات فصلی یک آزمایش طبیعی فراهم خواهد کرد. زحل هنگام گردش به دور خورشید در چرخه‌ای ۲۹.۵ ساله کج می‌شود و نیمکره جنوبی آن به سوی تابستان پیش می‌رود. افزایش دریافت نور خورشید می‌تواند ده‌ضلعی را تقویت کند یا از پایداری بیندازد و به تلسکوپ‌ها فرصتی بی‌نظیر بدهد تا شکل‌گیری و تکامل یک چندضلعی سیاره‌ای را در زمان واقعی تماشا کنند.

این پژوهش که در Science Advances منتشر شده، فصل تازه‌ای در هواشناسی تطبیقی سیاره‌ای می‌گشاید. ما دهه‌ها را صرف رمزگشایی از یک معمای شش‌ضلعی کرده‌ایم؛ اکنون خود سیاره صندلی ردیف اول نمایش دیگری را به ما داده است. چشم از زحل برندارید، این اجرای جوی هنوز در حال شکل‌گیری است.