NASA Memecahkan Bagaimana Aliran Jet Jupiter Berbalik Arah

Ilustrasi Jupiter dan bulannya, Io.
Kredit: Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA/CI Lab

Melaju sangat cepat melalui lapisan atmosfer di atas khatulistiwa Jupiter, aliran jet yang bergerak dari timur ke barat, berbalik arah pada jadwal yang mudah diprediksi layaknya jadwal kereta api di Tokyo yang selalu tepat waktu. Satu tim ilmuwan yang dipimpin oleh NASA telah mengidentifikasi jenis gelombang yang menyebabkan aliran jet berbalik arah.

Aliran-aliran jet serupa di khatulistiwa planet, juga telah diidentifikasi di Bumi dan Saturnus, namun sangat jarang terganggu karena pola angin. Studi terbaru menggabungkan pemodelan atmosfer Jupiter dengan lima tahun observasi terperinci menggunakan Infrared Telescope Facility (IRTF) NASA di Hawai'i. Temuan ini dapat membantu para ilmuwan untuk memahami dinamika atmosfer di Jupiter dan planet-planet lain, termasuk planet di luar tata surya kita.

Kombinasi antara observasi dan pemodelan oleh tim ilmuwan yang dipimpin oleh NASA, dapat membantu kita untuk memahami aliran jet yang sangat cepat di atas khatulistiwa Jupiter. Aliran jet di Jupiter juga ditemukan di Bumi, yang memengaruhi pergerakan ozon, uap air dan polusi di lapisan teratas atmosfer bagian atas yang memicu angin topan.

Kredit: Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA/ Scientific Visualization Studio/Dan Gallagher

“Jupiter jauh lebih besar daripada Bumi dan jaraknya lebih jauh dari Matahari. Jupiter berotasi lebih cepat dan komposisinya sangat berbeda, tapi juga dapat menjadi laboratorium alami untuk memahami fenomena khatulistiwa ini,” jelas penulis utama makalah studi Rick Cosentino, seorang rekan postdoctoral di Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA, Greenbelt, Maryland, yang telah mempublikasikan makalah di Journal of Geophysical Research-Planet.

Aliran jet khatulistiwa Bumi ditemukan setelah para pengamat melihat puing-puing dari letusan gunung Krakatau pada tahun 1883 yang dibawa oleh angin barat ke stratosfer, wilayah atmosfer yang menjadi lokasi ketinggian jelajah pesawat-pesawat modern. Selain itu, balon cuaca juga telah mendokumentasikan angin timur di stratosfer. Para ilmuwan akhirnya dapat menentukan bagaimana angin berbalik arah secara teratur, baik aliran jet khatulistiwa di Jupiter maupun di Bumi, merupakan bagian dari fenomena serupa.

Pergantian pola dimulai di lapisan terbawah stratosfer dan merambat ke bawah hingga mencapai batas lapisan troposfer atau lapisan atmosfer terendah. Fase perubahan arah ke timur terkait dengan suhu yang lebih hangat, sedangkan fase perubahan ke barat dihubungkan dengan suhu yang lebih dingin. Pola ini disebut QBO, quasi-biennial oscillation, dan satu kali siklus berlangsung sekitar 28 bulan. Fase QBO tampaknya memengaruhi pergerakan ozon, uap air dan polusi di lapisan teratas atmosfer dan memicu terbentuknya angin topan.

Siklus Jupiter disebut QQO, quasi-quadrennial oscillation, dan berlangsung sekitar empat tahun Bumi. Saturnus juga memiliki versi fenomenanya sendiri, quasi-periodic oscillation, dengan durasi sekitar 15 tahun Bumi. Para periset telah memiliki pemahaman umum tentang pola ini, namun masih terus berupaya untuk mengetahui seberapa banyak variasi jenis gelombang atmosfer mendorong osilasi dan seberapa mirip fenomena serupa di planet-planet lain.

Studi sebelumnya telah mengidentifikasi QQO Jupiter dengan mengukur suhu di stratosfer untuk menyimpulkan kecepatan dan arah angin. Serangkaian pengukuran terbaru dilakukan untuk pertama kalinya dalam menjangkau satu siklus penuh QQO dan mencakup wilayah Jupiter yang jauh lebih besar. Observasi diperluas melalui rentangan vertikal dan jangkauan garis lintang dari sekitar 40 derajat ke utara sampai sekitar 40 derajat ke selatan. Tim berhasil menjangkau wilayah seluas itu dengan memasang instrumen resolusi tinggi yang diberi nama TEXES, Texas Echelon Cross Echelle Spectrograph, di IRTF.

“Pengukuran ini mampu menyelidiki irisan vertikal tipis di atmosfer Jupiter,” kata rekan penulis makalah studi Amy Simon, seorang pakar atmosfer planet dari Goddard. “Data sebelumnya diperoleh dari resolusi yang lebih rendah, jadi pada dasarnya seperti sinyal dioleskan di sebagian besar atmosfer.”

Tim menemukan jet khatulistiwa meluas cukup tinggi ke stratosfer. Karena pengukuran mencakup wilayah yang begitu luas, para periset dapat menghilangkan beberapa jenis gelombang atmosfer yang berperan besar atas QQO, dan meninggalkan gelombang gravitasi sebagai penggerak utama. Model mereka mengasumsikan gelombang gravitasi dihasilkan oleh konveksi di lapisan atmosfer yang lebih rendah dan bergerak naik ke stratosfer, yang selanjutnya memaksa QQO untuk berbalik arah.

Hasil simulasi sangat cocok dengan serangkaian observasi terbaru, yang menunjukkan bagaimana para ilmuwan mengidentifikasi mekanismenya dengan akurat. Di Bumi, gelombang gravitasi dianggap paling mungkin berperan untuk memaksa QBO berbalik arah, meskipun tampaknya tidak cukup kuat untuk melakukannya sendirian.

“Melalui penelitian ini, kita mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme fisik yang menggabungkan lapisan teratas dan terbawah atmosfer Jupiter, sekaligus pemahaman tentang atmosfer secara keseluruhan,” pungkas penulis kedua makalah studi Profesor Raúl Morales-Juberías dari Institut Pertambangan dan Teknologi New Mexico di Socorro. “Meskipun Bumi dan Jupiter begitu berbeda, mekanisme penggabungan antara lapisan teratas dan terbawah atmosfer mereka serupa dengan efek yang serupa pula. Model kami dapat diterapkan untuk mempelajari efek mekanisme ini, baik di planet-planet lain tata surya, maupun di eksoplanet (planet di luar tata surya).”

Ditulis oleh: Elizabeth Zubritsky, Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, www.nasa.gov, editor: Karl Hille

Sumber: NASA Solves How a Jupiter Jet Stream Shifts into Reverse

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa