목성의 대적반은 어떻게 되나요? 태양계 최대 폭풍, 마침내 사라질 수도

목성대적반은 적어도 190년 동안 존재해 온 거대한 소용돌이입니다. 최근 연구에 따르면 이 곳은 이전에 관측된 지점과 다르다고 하며, 시뮬레이션을 통해 목성의 바람이 이 지점을 어떻게 형성했는지 탐구합니다. 대적점은 줄어들고 있으며, 향후 연구는 지속 가능성과 향후 붕괴 가능성에 초점을 맞출 것입니다.

목성의 대적반은 태양계에서 가장 눈에 띄는 특징 중 하나로 돋보입니다. 현재 지구의 직경과 같은 크기로 확장된 이 거대한 대기 구조는 목성의 창백한 구름 꼭대기와 뚜렷한 대조를 이루는 눈에 띄는 붉은 색 때문에 쉽게 알아볼 수 있습니다. 작은 망원경이라도 그 독특한 모습을 포착할 수 있습니다. 대적점(Great Red Spot)은 바깥쪽 가장자리를 따라 풍속이 시속 450km에 달하는 거대한 고기압 소용돌이입니다. 그것은 우리 태양계의 모든 행성의 대기에서 가장 크고 가장 오래 지속되는 소용돌이라는 제목을 가지고 있습니다. 그러나 대적반의 정확한 연대는 여전히 논쟁의 여지가 있으며, 그 형성 과정은 미스터리로 남아 있습니다.

GRS의 기원에 대한 추측은 천문학자 조반니 도메니코(Giovanni Domenico)의 최초 망원경 관측으로 거슬러 올라갑니다. 카시니그는 1665년에 GRS와 같은 위도에서 어두운 타원을 발견하고 그것을 영구점(PS)이라고 명명했으며, 1713년까지 그와 다른 천문학자들에 의해 관찰되었습니다.

그 후 118년 동안 분실되었으며 1831년 S. 다시 슈바베(Schwabe)는 눈에 띄는 구조로 대략 타원형 모양이고 코르비드자리의 대성좌와 같은 위도에 있다. 이것은 현재의 큰까마귀 별자리와 아마도 신흥 큰까마귀 별자리에 대한 첫 번째 관측으로 간주될 수 있습니다. 그 이후로 큰 까마귀 별자리는 망원경과 오늘날까지 행성을 방문한 다양한 우주 임무를 통해 정기적으로 관찰되었습니다.

GRS 개발 분석

이 연구에서 저자는 먼저 시간에 따른 크기의 진화, 구조, 대기 형성, 이전 PS와 GRS의 움직임을 분석했습니다. 이를 위해 그들은 망원경이 발명된 직후인 17세기 중반까지 거슬러 올라가는 역사적 자료를 사용했습니다.

“크기와 움직임을 측정한 결과, 현재의 붉은 점이 J. D. 카시니(J. D. Cassini)가 관찰한 PS 점일 가능성은 거의 없다고 결론을 내렸습니다. PS 점은 아마도 18세기 중반에서 19세기 사이에 사라졌을 것입니다. 이번 연구를 이끈 UPV/EHU 물리학과 교수인 Agustín Sánchez La Vega는 “알함브라 궁전의 수명은 이제 최소 190년이 됐다”고 설명했습니다. 1879년에 가장 긴 축의 길이가 39,000km였던 적점은 오늘날 약 14,000km로 줄어들면서 동시에 더욱 둥글어지고 있습니다.

최근 결과 및 시뮬레이션 연구

더욱이, 1970년대 이래로 여러 우주 임무에서 이 대기 현상을 면밀히 연구해 왔습니다. 최근에 산체스 라 베가(Sánchez La Vega)는 “목성 주위 궤도를 돌고 있는 Juno 임무에 탑재된 다양한 장비를 통해 지구의 대기가 수직으로 약 500km인 수평 크기에 비해 얕고 얇다는 것을 보여주었습니다.”라고 설명했습니다.

이 거대한 소용돌이가 어떻게 형성되었는지 알아보기 위해 UPV/EHU 및 UPC 팀은 스페인 슈퍼컴퓨팅 네트워크(RES)의 일부인 BSC의 MareNostrum IV와 같은 스페인 슈퍼컴퓨터에서 얇은 소용돌이 동작에 대한 두 가지 보완 모델을 사용하여 수치 시뮬레이션을 실행했습니다. 목성의 대기. 거대한 행성은 위도에 따라 방향을 번갈아 가며 위도를 따라 흐르는 강한 바람의 흐름에 의해 지배됩니다. GRS 북쪽에서는 바람이 서쪽 방향으로 180km/h의 속도로 불고, 남쪽에서는 반대 방향인 동쪽 방향으로 150km/h의 속도로 불고 있습니다. 이는 풍속에서 막대한 남북 전단을 생성하며, 이는 소용돌이가 그 안에서 성장할 수 있게 하는 핵심 요소입니다.

연구에서는 쌍둥이 행성에서 거의 관찰되지 않는 것과 유사한 거대한 슈퍼폭풍의 분출을 포함하여 GRS의 기원을 설명하기 위해 다양한 메커니즘을 탐구했습니다. 토성또는 바람 전단에 의해 생성된 여러 개의 작은 소용돌이가 합쳐지는 경우도 있습니다. 결과는 두 경우 모두 고기압이 형성되지만 현재의 GRS와 모양 및 동적 특성이 다르다는 것을 나타냅니다. 산체스 라 베가(Sánchez La Vega)는 “만약 이러한 특이한 현상 중 하나가 발생했다면 천문학자들은 대기에서 그 현상이나 그 결과를 관찰하고 이를 보고했을 것”이라고 말했습니다.

수치 시뮬레이션 및 미래 연구

세 번째 수치 실험에서 연구팀은 바람의 불안정성으로 인해 이 붉은 점이 어떻게 발생하는지 조사했습니다. 이는 이를 둘러싸고 가두는 직사각형 셀을 생성할 수 있는 것으로 생각됩니다. 이 세포는 초기 적색 황반의 역할을 하며, 이후의 수축으로 인해 19세기 후반에 관찰된 빠르게 회전하는 소형 적색 황반이 발생하게 됩니다. 큰 직사각형 세포의 형성은 목성의 다른 주요 소용돌이의 발생에서 이미 관찰되었습니다.

“시뮬레이션에서 슈퍼컴퓨터를 통해 긴 세포가 목성의 바람의 속도로 GRS 주위를 공전할 때 이러한 불안정성으로 인해 형성될 때 예상되는 것처럼 긴 세포가 안정적이라는 것을 발견할 수 있었습니다.”라고 연구원인 엔리케 가르시아 멜렌도(Enrique Garcia Melendo)는 말했습니다. 피츠버그 대학교 물리학과. 연구진은 UPV/EHU와 피츠버그 대학의 두 가지 다른 유형의 수치 모델을 사용하여 1차 GRS의 회전 속도가 주변 풍속보다 낮으면 1차 GRS가 파손되어 다음과 같은 결과가 발생한다는 결론을 내렸습니다. 안정된 소용돌이의 형성은 불가능하다. 너무 높으면 초기 GRS의 특성이 현재 GRS의 특성과 다르다.

향후 연구에서는 시간이 지남에 따라 태양 대기의 지속 가능성을 뒷받침하는 물리적 메커니즘을 발견하기 위해 시간이 지남에 따라 태양 대기의 수축을 재현하는 것을 목표로 할 것입니다. 동시에, 카시니의 태양권처럼 태양권이 크기 제한에 도달하면 붕괴되어 사라질지, 아니면 더 오랫동안 지속될 수 있는 크기 제한에서 안정화될지 예측하려고 노력할 것입니다.

참조: Agustín Sánchez-La Vega, Enrique Garcia-Melendo, John Lejareta, Arnau Miro, Manel Soria 및 Kevin Ahrens-Velasquez의 “목성 대적점의 기원”, 2024년 6월 16일, 지구물리학 연구 편지.
DOI: 10.1029/2024GL108993