עד כמה עמוק הכתם הכי מפורסם במערכת השמש

כמו טבעות שבתאי או צבעו הכחול של כדור-הארץ, הכתם האדום הגדול של כוכב-הלכת צדק הוא מהסמלים האיקוניים ביותר של מערכת השמש שלנו. במחקר חדש המתפרסם היום בכתב-העת המדעי Science, חושפים מדעני מכון ויצמן למדע ושותפיהם למשימת החלל ג'ונו של נאס"א כי סופת ענק זו, שנצפתה לראשונה כבר במאה ה-17, מגיעה לעומק של כ-500 קילומטרים מתחת לפני העננים של צדק. תגלית זו וממצאים נוספים נחשפו הערב במסיבת עיתונאים של נאס"א ובשורה של פרסומים מדעיים ב-Science ובכתבי-עת אחרים.

הגשושית ג'ונו שוגרה לחלל לפני יותר מעשור, והגיעה ליעדה – המסלול הכבידתי של צדק – לפני כחמש שנים. עוד קודם להגעתה לצדק, החלו בקבוצתו של פרופ' יוחאי כספי מהמחלקה למדעי כדור-הארץ וכוכבי-הלכת במכון ויצמן למדע לבחון את האפשרות למדידת המאסה של הכתם האדום הגדול, שגודלו כגודל כדור-הארץ. "הניסוי שהצענו היה שאפתני – ולא היה בתכנון המקורי של ג'ונו, אבל הגענו למסקנה שמדידה זו אפשרית וחיפשנו דרך לבצע אותה בשילוב עם המדידות האחרות שמבצעת החללית", אומר פרופ' כספי. "לשם כך היה צריך להתאים את מסלול החללית כדי שתעבור בצורה המיטבית מעל הכתם האדום". המחקר התבסס על שיטה חדשנית להבנת מבנה הרוחות הפנימי של כוכב הלכת באמצעות מדידות של שדה הכבידה שאותה פיתחו פרופ׳ כספי וד"ר אלי גלנטי, מדען סגל בקבוצתו. את תכנון הניסוי המורכב ובדיקת היתכנותו הובילה ד"ר מרציה פריסי, אז חוקרת בתר-דוקטוריאלית בקבוצתו של פרופ׳ כספי, שעברה בהמשך מרחובות למעבדה להנעה סילונית של נאס"א (JPL) בדרום קליפורניה.

אבל חקר החלל הוא עסק לטווח ארוך, וכעת, כשבע שנים לאחר שהחלו בתכנון, ולאחר שתי גיחות ייעודיות שביצעה הגשושית סביב צדק (מתוך 37 גיחות עד כה), הצליח הצוות של פרופ׳ כספי לחשוף את העומק והמאסה של הסופה הוותיקה. "מאז שחזו בו לראשונה לפני מאות שנים ועד היום, ידענו איך הכתם האדום הגדול נראה רק מבחוץ", אומר ד"ר גלנטי. "לראשונה יש לנו מושג מה עומק הסערה ומה המבנה שלה. לשם המחשה, אם הייתה מתחילה בבסיס כדור-הארץ, הייתה מגיעה עד תחנת החלל הבין-לאומית".

""מאז שג'ונו הגיעה לצדק, אנחנו כמו ארכיאולוגים: רק שבמקום לחשוף את מה שקורה מתחת לפני השטח, אנחנו מגלים את המתרחש מתחת למעבה העננים"

קבוצת המחקר של פרופ' כספי שותפה לתגלית נוספת שמתפרסמת היום ב-Science. במסגרת אחת הגיחות של ג'ונו, סובבו המדענים את החללית כך שמכשיר המודד גלי מיקרו סרק לרוחב את התופעות האקלימיות שמתרחשות מתחת לעננים. מכשיר זה רגיש לטמפרטורה, ומאפשר למפות את פרופיל החום של האטמוספרה בשש שכבות עומק – מהעננים ועד 350 קילומטר מתחתיהם. מדידות אלה חשפו שגם סופות הקטנות בהרבה מהכתם האדום הגדול (אבל עדיין גדולות ביחס להוריקנים המוכרים לנו בכדור הארץ), מעמיקות עשרות קילומטרים מתחת לגובה העננים של צדק.

אך אין זו התגלית היחידה שנרכשה בעזרת מדידות מיקרוגל. במאמר נוסף, חקרו חברי קבוצתו של פרופ' כספי לא סערה או מערבולת כזאת או אחרת – אלא את המבנה התרמי של כוכב-הלכת כולו: מה קורה מקוטב לקוטב? המדענים גילו שבכל טווח העומקים שאותו מודד המכשיר, מתקבל אותו אות תרמי שמתאים באופן מושלם לפסי העננים הנצפים על-פני כוכב-הלכת. "בנוסף לטמפרטורה, מדידת המיקרוגל מראה עד כמה עכורה האטמוספרה", אומרת תלמידת המחקר קרן דואר, מקבוצתו של פרופ' כספי. "עכירות האטמוספרה מעידה על ריכוז האמוניה באותה נקודה – ככל שיש יותר אמוניה, כך האטמוספרה תהיה עכורה יותר", מוסיפה דואר, שהובילה את המחקר יחד עם נמרוד גבריאל, תלמיד מחקר נוסף מהקבוצה, שמפרט: "הגורם ששולט בריכוז האמוניה בשכבות השונות הוא, בפשטות, כיוון הרוח: כאשר הרוח נעה כלפי מעלה או מטה – היא גוררת איתה אמוניה". אמוניה מופיעה באטמוספרה של צדק כגז, וכשהיא מתקררת בשכבות החיצוניות היא יוצרת את העננים הלבנים שאותם אנו רואים בתמונות.

פרופ' כספי וחברי קבוצתו כבר הראו בעבר שזרמי הסילון החזקים אשר אחראים לפסים האיקוניים שמעטרים את צדק, מגיעים לעומק של כ-3,000 קילומטר מתחת לפני העננים; כל פס מייצג כיוון נגדי של הרוח – חלק מהפסים נעים ממזרח למערב, ולהפך. מדידת המיקרוגל, שהראתה התאמה גבוהה בין כיווני רוחות אלו לריכוזי האמוניה בעומקים של עד 350 קילומטר, חשפה היבט מפתיע של התופעה: כל זרם סילון מוקף בתא זרימת אוויר (סירקולציה), בדומה לתאי פרל הידועים על כדור-הארץ ותאי סירקולציה אחרים שאחראים בין היתר לרצועות המדבריות באזור קו רוחב ±30 (לדוגמה, מדבר סהרה). ההבדל העיקרי הוא במספר התאים: בעוד בכדור-הארץ ישנם שני תאי פרל (אחד בחצי כדור הדרומי ואחד בצפוני), על צדק – הגדול פי 11 מכדור-הארץ – מצאו המדענים 16 תאים שכאלה. מעבר לכך, בכדור-הארץ ברור היכן מסתיימת זרימת האוויר – בקרקע. אך כיוון שמכשירי המדידה התרמיים מגיעים רק לעומק של 350 קילומטר, ולצדק אין קרקע, שכן הוא כוכב-לכת גזי, עדיין לא ברור היכן מסתיימת הסירקולציה. "זאת הפעם הראשונה שאנחנו רואים עדות ישירה וכל כך מובהקת לתאי סירקולציה בכוכב-לכת גזי" אומרים דואר וגבריאל. אף שלמדענים אין עדות ישירה לעומק שבו תאי הסירקולציה מסתיימים, אחת ההשערות היא שאת תפקיד הקרקע על כדור-הארץ לוקח השדה המגנטי, והוא זה שגורם לסגירת התאים בעומק.

תגליות אלה משנות את הבנתנו אודות צדק, וההקבלה בין תאי הזרימה בכדור-הארץ לאלו על צדק מובילה לתובנות חדשות אודות הדינמיקה האקלימית בכוכבי-לכת גזיים אחרים. מסכם פרופ' כספי: "מאז שג'ונו הגיעה לצדק, אנחנו כמו ארכיאולוגים: רק שבמקום לחשוף את מה שקורה מתחת לפני השטח, אנחנו מגלים את המתרחש מתחת למעבה העננים".

לקבלת מידע נוסף, תמונות ולתיאום ראיונות:
משרד הדוברת - מכון ויצמן למדע
08-9343856 news@weizmann.ac.il