से डेटा पर आधारित एक नया अध्ययन कैसिनी मिशन शनि के वातावरण में कुछ आश्चर्यजनक प्रकट कर रहा है। हम दशकों से गैस के विशाल उत्तरी ध्रुव पर तूफान के बारे में जानते हैं, लेकिन अब ऐसा प्रतीत होता है कि यह विशाल हेक्सागोनल तूफान सैकड़ों किलोमीटर की ऊंचाई पर एक विशाल विशालकाय हो सकता है जिसका आधार शनि के वायुमंडल में गहरा है।
शनि के उत्तरी ध्रुवीय भंवर की यह ग्रे-स्केल छवि कैसिनी अंतरिक्ष यान द्वारा ली गई थी। यह तस्वीर करीब 12 लाख किलोमीटर की दूरी से खींची गई है। शनि के छल्लों का एक हिस्सा ऊपर दाईं ओर मुश्किल से दिखाई देता है। छवि: नासा/जेपीएल-कैल्टेक/अंतरिक्ष विज्ञान संस्थान।
2004 में जब कैसिनी शनि पर पहुंचा, तब दक्षिणी गोलार्ध में गर्मी का समय था, और अंतरिक्ष यान को दक्षिणी ध्रुव पर एक ध्रुवीय भंवर मिला। आखिरकार, गर्मियां उत्तरी गोलार्ध में आ गईं, और उन्होंने उत्तरी ध्रुव पर तूफान के गठन को देखा। इसने केवल वही पुष्टि की है जिसे हम 1980 के दशक से जानते हैं जब यात्रा करना मिशन ने शनि का अध्ययन किया और शनि के उत्तरी ध्रुव पर गर्मियों का तूफान पाया।
'जबकि हमने शनि के उत्तरी ध्रुव पर किसी प्रकार के भंवर को देखने की उम्मीद की थी, क्योंकि यह गर्म हो गया था, इसका आकार वास्तव में आश्चर्यजनक है।' - लेह फ्लेचर, लीसेस्टर विश्वविद्यालय, यूके, प्रमुख लेखक।
लेकिन इस उत्तरी तूफान में गोल आकार के बजाय एक हेक्सागोनल है, और यह उसी हेक्सागोनल आकार को साझा करता है जैसे तूफान में गहरा होता है शनि का वातावरण , पहली बार वोयाजर द्वारा खोजा गया। सवाल यह है कि क्या हम एक तूफान के एक विशाल राक्षस को देख रहे हैं? या दो अलग-अलग तूफान, दोनों एक हेक्सागोनल रूप में बनते हैं?
नए अध्ययन के प्रमुख लेखक ब्रिटेन के लीसेस्टर विश्वविद्यालय के लेह फ्लेचर कहते हैं, 'इस नए पाए गए भंवर के किनारे हेक्सागोनल प्रतीत होते हैं, जो एक प्रसिद्ध और विचित्र हेक्सागोनल क्लाउड पैटर्न से मेल खाते हैं, जिसे हम शनि के वायुमंडल में गहराई से देखते हैं।' ।
यह वीडियो शनि के वायुमंडल में गहरे षट्कोणीय बादल पैटर्न को दिखाता है जिसे सबसे पहले वोयाजर ने खोजा था।
कैसिनी मिशन से जुड़े वैज्ञानिकों को पूरी उम्मीद थी कि शनि की गर्मी आने पर उत्तरी ध्रुव पर एक तूफान का रूप देखने को मिलेगा, लेकिन वे आकार से हैरान थे। फ्लेचर ने कहा, 'या तो एक षट्भुज दो अलग-अलग ऊंचाई पर अनायास और समान रूप से पैदा हुआ है, एक बादलों में कम और समताप मंडल में एक ऊंचा, या षट्भुज वास्तव में कई सौ किलोमीटर की एक ऊर्ध्वाधर सीमा में फैली एक विशाल संरचना है।'
इस नए अध्ययन के केंद्र में कैसिनी का है समग्र इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर (सीआईआरएस)। CIRS ने 2010 और 2017 के बीच इस डेटा को कैप्चर किया, और यह शनि के समताप मंडल के उच्च कक्षीय झुकाव से गर्म होने को दर्शाता है। नीचे दी गई समग्र छवि शनि के समताप मंडल के धीरे-धीरे गर्म होने और षट्कोणीय तूफान के क्रमिक गठन को दर्शाती है।
कैसिनी के सीआईआर उपकरण से इस समग्र छवि में आठ फ्रेम शनि उत्तरी ध्रुव पर समताप मंडल के क्रमिक वार्मिंग और तूफान को हेक्सागोनल आकार लेते हुए दिखाते हैं। छवि: NASA/JPL-Caltech/लीसेस्टर विश्वविद्यालय/GSFC/ L.N. फ्लेचर एट अल। 2018
इससे पहले कैसिनी के मिशन में, सीआईआरएस को देखने के लिए ऊपरी वातावरण बहुत ठंडा था। समताप मंडल लगभग -158 सेल्सियस था, जो यंत्र के लिए 20 डिग्री बहुत ठंडा था। लेकिन शनि का वर्ष लगभग 30 वर्ष लंबा है, और 2009 में, उत्तरी ध्रुवीय क्षेत्र गर्म होने लगा। लगभग 2014 तक, कैसिनी का सीआईआरएस उपकरण ऊपरी वायुमंडल का अध्ययन करने में सक्षम था।
“एक सैटर्नियन वर्ष लगभग 30 पृथ्वी वर्षों तक फैला होता है, इसलिए सर्दियाँ लंबी होती हैं। शनि केवल 2009 में उत्तरी सर्दियों की गहराई से उभरना शुरू हुआ, और धीरे-धीरे गर्म हो गया क्योंकि उत्तरी गोलार्ध गर्मियों के करीब आ गया था।' - सह-लेखक सैंड्रिन गुएर्लेट, लेबरटोएरे डी मेटेरोलोजी डायनेमिक, फ्रांस का अध्ययन करें।
'हम 2014 के बाद से पहली बार उत्तरी समताप मंडल का पता लगाने के लिए CIRS उपकरण का उपयोग करने में सक्षम थे,' गुएर्लेट ने कहा। 'जैसे ही ध्रुवीय भंवर अधिक से अधिक दिखाई देने लगा, हमने देखा कि इसमें हेक्सागोनल किनारे थे, और महसूस किया कि हम पहले से मौजूद षट्भुज को पहले की तुलना में बहुत अधिक ऊंचाई पर देख रहे थे।'
अध्ययन बताता है कि शनि पर ध्रुवीय क्षेत्र एक दूसरे से बहुत अलग हैं। जब कैसिनी ने अपने मिशन की शुरुआत में गर्मियों के दौरान दक्षिणी क्षेत्र का अवलोकन किया, तो कोई हेक्सागोनल तूफान पैटर्न नहीं था। उत्तरी तूफान भी ठंडा है, कम परिपक्व है, और इसकी गतिशीलता पूरी तरह से अलग है। अभी के लिए, वैज्ञानिक केवल अनुमान लगा सकते हैं कि ऐसा क्यों है।
शनि के दक्षिण ध्रुवीय भंवर का तिरछा दृश्य। सूर्य ऊपरी दाएं कोने के ऊपर स्थित है, जो भंवर (NASA) के ऊपर बादलों की छाया दिखा रहा है।
'इसका मतलब यह हो सकता है कि शनि के ध्रुवों के बीच एक मौलिक विषमता है जिसे हम अभी तक समझ नहीं पाए हैं, या इसका मतलब यह हो सकता है कि उत्तरी ध्रुवीय भंवर अभी भी हमारे पिछले अवलोकनों में विकसित हो रहा था और कैसिनी के निधन के बाद भी ऐसा कर रहा था,' फ्लेचर ने कहा। कैसिनी का मिशन अपने में समाप्त हुआ 'भव्य समापन' सितंबर 2017 में, जब अंतरिक्ष यान को जानबूझकर नष्ट करने के लिए शनि के वातावरण में गिरते हुए भेजा गया था।
वैज्ञानिक लंबे समय से शनि के मौसम के पैटर्न का अध्ययन कर रहे हैं, और वे लंबे समय से जानते हैं कि ग्रह की घनी बादल परतें ग्रह के अधिकांश मौसम की मेजबानी करती हैं। उत्तरी ध्रुवीय विशेषताओं को पहली बार 1980 के दशक में वोयाजर द्वारा देखा गया था, और हम जानते हैं कि उत्तर में ध्रुवीय षट्भुज एक लंबे समय तक चलने वाली विशेषता है। वैज्ञानिकों को लगता है कि यह विशेषता ग्रह के घूमने से ही जुड़ी हो सकती है, ठीक उसी तरह जैसे पृथ्वी पर जेट-स्ट्रीम।
यह स्पष्ट है कि हमें शनि के वातावरण के बारे में बहुत कुछ सीखना है। यह संभावना नहीं है कि समताप मंडल में हेक्सागोनल तूफान और वातावरण में गहरा हेक्सागोनल तूफान एक ही तूफान है। वायुमंडल की परतों के माध्यम से हवा बहुत अधिक बदलती है। लेकिन उन्हें दूसरे तरीके से जोड़ा जा सकता था। उत्तरी क्षेत्र में वायुमंडलीय गुणों की जांच करने के बाद, फ्लेचर और उनके सहयोगियों ने निर्धारित किया कि षट्भुज जैसी तरंगें ऊपर की ओर फैलने में असमर्थ होनी चाहिए और क्लाउड-टॉप्स में फंसी रहनी चाहिए। यह एक प्रक्रिया के माध्यम से होता है जिसे वातस्फीति कहा जाता है। फ्लेचर बताते हैं, 'एक तरीका है कि लहर 'सूचना' ऊपर की ओर लीक हो सकती है, जो कि अपवर्तन नामक प्रक्रिया के माध्यम से होती है, जहां लहर की ताकत ऊंचाई के साथ कम हो जाती है लेकिन समताप मंडल में बनी रहने के लिए पर्याप्त मजबूत होती है।'
इस अध्ययन में बड़ी तस्वीर यह है कि वायुमंडल की विभिन्न परतों के माध्यम से ऊर्जा का परिवहन कैसे किया जाता है, कुछ ऐसा जो हम अभी भी यहां पृथ्वी पर समझने के लिए काम कर रहे हैं। यदि हम यह समझ सकें कि शनि के उत्तरी ध्रुवीय भंवर का आकार षट्कोणीय कैसे और क्यों है, तो यह इस बात पर प्रकाश डालेगा कि किसी वातावरण में गहराई से नीचे की घटनाएँ ऊपर के वातावरण को कैसे प्रभावित कर सकती हैं।
'शनि का उत्तरी षट्भुज सौर मंडल के सबसे करिश्माई सदस्यों में से एक पर एक प्रतिष्ठित विशेषता है, इसलिए यह पता लगाना कि यह अभी भी प्रमुख रहस्यों को रखता है, बहुत रोमांचक है,' - निकोलस अल्टोबेली, कैसिनी-ह्यूजेंस मिशन के लिए ईएसए परियोजना वैज्ञानिक।
कैसिनी मिशन अभी भी हमें शनि के बारे में चीजें दिखा रहा है, भले ही यह खत्म हो गया हो। इस अध्ययन के पीछे की टीम के लिए, कैसिनी के समाप्त होने के लगभग एक साल बाद उत्तरी षट्भुज की खोज करना बहुत अच्छा है। फ्लेचर कहते हैं, 'हमें बस और जानने की जरूरत है। यह काफी निराशाजनक है कि हमने इस समतापमंडलीय षट्भुज की खोज कैसिनी के जीवन काल के अंत में ही की थी।'
