400 lat temu Jowisz wyglądał inaczej przez teleskop

Jowisz jest ozdobą nocnego nieba. To największa planeta w Układzie Słonecznym, o masie 318 razy większej niż masa Ziemi. Wraz ze Słońcem stanowi 99,9 procent jego masy. Jego odległość od Ziemi zmienia się od 588 milionów do 968 milionów kilometrów. Gdy jest najbliżej, jego jasność sięga prawie -3 magnitudo i, gdy nie ma konkurencji w postaci Wenus, jest najjaśniejszą planetą, a po Księżycu, drugim najjasniejszym naturalnym obiektem na niebie. Gdy jest maksymalnie oddalony, wciąż jest jaśniejszy niż najjaśniejsza z gwiazd na niebie, Syriusz.

Księżyc, Wenus i Jowisz w trakcie zblizenia na niebie. (fot: ESO/Y.Beletsky)

Obserwując Jowisza, który ludzkości znany jest od zawsze, choć dopiero od niedawna jako planeta, gołym okiem widzimy go jako bardzo jasną plamę na niebie. Podobnie jasna bywa Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, gdy przelatuje nad naszymi głowami. Dopóki nie nauczyliśmy się konstruować teleskopów, o naturze Jowisza nie można było powiedzieć więcej niż na podstawie obserwacji jego położenia na niebie.

To nie jest ta sama plama, co 400 lat temu

W 1610 r. Galileusz zobaczył szczegóły powierzchni Jowisza przez swój teleskop. Odkrył także cztery największe księżyce, zwane dziś galileuszowymi. Kilkadziesiąt lat później, na powierzchni Jowisza, brytyjski astronom Robert Hook, a także włoski uczony Giovanni Cassini, dojrzeli coś co dziś określamy mianem Wielkiej Czerwonej Plamy. Tak możemy przeczytać w podręcznikach astronomii, które opisują to zjawisko na powierzchni Jowisza (którą stanowi najwyższy widoczny z Ziemi pułap chmur) jako antycyklon od przynajmniej prawie 400 lat znajdujący się w tym samym miejscu planety.

Wielka Czerwona Plama, po lewej rysunki z XVII wieku, po prawej zdjęcie wykonane przez sondę Juno. (fot: NASA)

Teraz ten pogląd został poddany w wątpliwość i być może trzeba będzie zweryfikować to co napisano w książkach. Tym samym, można powiedzieć, że Jowisz, który astronomowie obserwowali w XVII wieku różni się od tego, który dziś znamy. Fenomen atmosferyczny obserwowany obecnie dojrzeć mogli prawdopodobnie dopiero obserwatorzy w XIX wieku.

Co, jak nie Wielką Czerwoną Plamę, obserwowali Hook i Cassini?

Osoby, które dokładniej interesują się historią astronomii, zapewne wiedzą, że pomiędzy 1713 a 1831 rokiem, obserwatorzy nie byli w stanie dojrzeć rzeczonej plamy. Dopiero później znowu „pojawiła” się ona w tym samym miejscu i do dziś tam się znajduje. Astronomowie zajmujący się tematem Wielkiej Czerwonej Plamy już od dawna zastanawiali się, czy to nie oznacza, że zjawisko obserwowane w XVII wieku jest czymś innym niż to, co widzimy na Jowiszu od XIX wieku.

Historyczne rysunki Jowisza, z początku XVII wieku (po lewej) i z drugiej połowy XIX wieku (po prawej).

Wątpliwości zamienić mogą się w prawie pewności, za sprawą publikacji w czasopiśmie Amerykańskiej Unii Geofizycznej. Zaprezentowane zostały w nim wyniki analizy historycznych danych obserwacyjnych i numerycznego modelowania ewolucji takiego obiektu jak Wielka Czerwona Plama.

Wielka Czerwona Plama istnieje od co najmniej 190 lat, ale z dużym prawdopodobieństwem nie jest znacząco starsza. Plama, którą obserwowali XVII wieczni astronomowie na podobnej szerokości geograficznej w atmosferze Jowisza znikła prawdopodobnie pomiędzy XVIII a XIX wiekiem.

Dzięki obserwacjom z sondy Juno wiemy, że Wielka Czerwona Plama jest tworem o niewielkiej głębokości. To stanowiło punkt wyjścia do modelowania numerycznego zachowania się takich obiektów na powierzchni Jowisza. I okazało się, że sposobów powstania takiego antycyklonu jest kilka. Może on być ewolucją superburzy, efektem połączenia mniejszych wirów lub konsekwencją niestabilności wiatrów w atmosferze.

Wielka Czerwona Plama z bliska, zdjęcie wykonane przez sondę Juno. (fot: NASA)

Pierwsze dwa sposoby powstania antycyklonu, które biorą pod uwagę astonomowie, owocują obiektem o innym kształcie i własnościach dynamicznych niż Wielka Czerwona Plama. Powodem jej powstania jest trzeci sposób, niestabilność wiatrów. W podobny sposób mogła powstać plama, którą obserwowano do początku XVIII wieku, ale wtedy był to już ostatni etap jej istnienia.

Symulacje zgodne są z obserwacjami, wedle których Wielka Czerwona Plama w pierwszej połowie XIX wieku była bardzo duża i rozciągnięta, ale już pod koniec XIX wieku skurczyła się zwiększając jednocześnie prędkość rotacji. I ta zmiana rozmiarów wciąż postępuje.

Porównanie rozmiarów Ziemi i Wielkiej Czerwonej Plamy na Jowiszu.

W 1879 r. rozmiar Wielkiej Czerwonej Plamy wynosił około 39 tysięcy kilometrów, teraz to już jedynie około 14 tysięcy kilometrów, a jej kształt z eliptycznego zmienia się stopniowo w okrągły. Rozmiarem przypomina Ziemię, a wiatry na obrzeżach plamy wieją z prędkością 450 km na godzinę.

Przyszłość Wielkiej Czerwonej Plamy

Tak jak plama, którą obserwowano w XVII wieku i nazwano Stałą Plamą, przestała istnieć, tak samo obecna Wielka Czerwona Plama może również rozpaść się. To jednak jeszcze temat rozważań i nie dysponujemy dokładną prognozą jej dalszej ewolucji.

Źródło: AGU, inf. własna