עד לפני כמה שנים, טרם הגיעה הגשושית ג'ונו למסלולה סביב כוכב-הלכת צדק, אף אחד לא ידע שבקטבים שלו שוכנות סופות ציקלון עוצמתיות, אשר גודלן כגודל אוסטרליה. ציקלונים אלה, בניגוד לסופות המוכרות לנו על כדור-הארץ, אינם חולפים, כמעט שאינם משתנים – ומן הסתם הם גם אינם מופיעים בשילוב עם עצים מעופפים וכתבי חדשות רטובים. כעת, במאמר שמתפרסם היום בכתב-העת המדעי Nature Geoscience, הצליחו מדעני מכון ויצמן למדע להסביר את תעלומת הציקלונים של צדק: מהם הכוחות שמקבעים סופות אדירות ממדים אלה סביב הקטבים, ומדוע מספרם ומיקומם נשארים פחות או יותר קבועים לאורך זמן.
"אפשר לחשוב על צדק כמעבדת אקלים אידאלית", אומר פרופ' יוחאי כספי, מהמחלקה למדעי כדור הארץ וכוכבי הלכת במכון. כדור הארץ הוא מערכת מסובכת ומסועפת: יש לנו אוקיינוסים ואטמוספרה, יבשות, ביולוגיה, וכמובן, השפעות בני האדם. צדק, לעומת זאת, כוכב הלכת הגדול במערכת השמש מורכב מגז, ולכן הוא מהווה מערכת פשוטה הרבה יותר – שבה אפשר לבדוק תחזיות ולאשש השערות. הנתונים שבעזרתם כל זה מתאפשר, נאספים על-ידי ג'ונו – חללית מחקר שסוכנות החלל האמריקנית נאס"א שיגרה לחלל ב-2011 ומקיפה את צדק מאז 2016. פרופ' כספי הוא חוקר שותף במשימה של ג'ונו, שאחת התגליות המסעירות שלה היא קיומם של סופות ציקלון בקטביו.
"אם מסתכלים על תמונות של צדק עד 2016", אומר פרופ' כספי, "היה מקובל לייצג את הקטבים של צדק באפור – כי אף אחד לא ידע איך הם נראים". הסיבה לכך נעוצה בעובדה שכל מערכת השמש נמצאת על אותו המישור, שהוא קרוב למישור קו המשווה של צדק, ולכן, בתצפיות שבוצעו מכדור הארץ או מחלליות קודמות, יכולנו לראות בעיקר את קווי הרוחב הנמוכים של צדק. אחד החידושים המשמעותיים של משימת ג'ונו הוא המסלול הקוטבי שלה, שסייע לחזות לראשונה במתרחש בקטבים. כך התגלו סופות ציקלון אדירות, מסודרות להפליא ודמויות עוגת שושנים, סביב קו רוחב 84°. מעבר לכך, סיבובים חוזרים ונשנים של ג'ונו סביב צדק הראו שמספרם נשאר קבוע – שמונה ציקלונים מסביב לקוטב הצפוני, וחמישה מסביב לקוטב הדרומי.
"התגלית הזאת הייתה מפתיעה במיוחד בזמנו", אומר פרופ' כספי, "כי ציפינו שהקטבים יהיו פחות או יותר סימטריים". במאמר קודם קשר פרופ' כספי בין חוסר הסימטריה שהתגלה בשדה הכבידה של צדק לעומק זרמי הסילון החזקים ששוררים באטמוספרה של כוכב-הלכת.
הסופות נמשכות לקטבים
בכדור הארץ סופות ציקלון נוצרות במקומות שבהם טמפרטורת המים עולה על 26 מעלות – בדרך כלל, באזור מרכז האוקיינוס האטלנטי והשקט – ונעות בתנועה סיבובית לעבר הקטבים עקב כוח משיכה המושרה עליהן כתוצאה מסיבוב כדור הארץ. על צדק, לעומת זאת, זרמי סילון חזקים לא מאפשרים לסופות אלה להתגבש מתחת לקו רוחב 60° – רק מעליו הזרמים חלשים מספיק כדי לאפשר לציקלונים להשתולל. מה גורם לסופות בצדק להתייצב בקו רוחב 84°? לפי המחקר, הסופות בצדק נמשכות לקטבים גם כן, אבל הסופה הקוטבית שנמצאת במרכז מעגל הציקלונים דוחפת אותן ומונעת מהן להגיע לקוטב עצמו.
"כל עוד הציקלונים רחוקים מהקוטב – הם נמשכים אליו, אבל ככל שהם מתקרבים – נוצרת דחייה", אומר תלמיד המחקר נמרוד גבריאל, מקבוצתו של פרופ' כספי, שעבודת הדוקטורט שלו מתמקדת בהסבר התופעה. "השאלה היא האם הדחייה שנוצרת חזקה מספיק כדי להתנגד למשיכת הקוטב. קו רוחב 84° הוא המקום שבו כוחות המשיכה והדחייה מתקזזים". גבריאל ופרופ' כספי מציעים במאמר מודל חישובי, שמשקלל את קוטר הציקלון הקוטבי (שגדול יותר בדרום מאשר בצפון), המרחק המינימלי האפשרי בין ציקלון לציקלון, שטח הפנים של קו רוחב 84°, גודל הציקלונים ומהירות סיבובם, ומראים כי בהתחשב בנתונים – סביב הקוטב הצפוני חייבים להתאסף שמונה ציקלונים. באשר לקוטב הדרומי – החישוב מראה שמספר הציקלונים סביבו חייב להיות 5.62. מספר זה עקבי עם הנתונים שאספה ג'ונו: אמנם לא יכול להיות מספר כזה של ציקלונים, אבל חמש הסופות שבדרום מתפצלות לעתים לשש, כפי שאירע בטיסות היעף ה-18 וה-34 של הגשושית סביב צדק. כמו כן, ההסבר שהציעו מסביר את היעדר התופעה בכוכב-הלכת התאום של צדק – שבתאי.
פרופ' כספי וקבוצת המחקר שלו מצפים לנתונים נוספים שיזרמו אליהם מג׳ונו בשנים הקרובות בעקבות ההחלטה בנאס״א להאריך את משימת החלל עד 2025: "שינויים קלים במסלול של ג׳ונו מקרבים את הגשושית בהדרגה לקוטב הצפוני. כך נוכל לקבל נתונים ממספר רב של מכשירים שיעזרו לנו לאפיין טוב יותר את התהליכים המתרחשים באיזור מסקרן זה".
בין צדק לכדור הארץ
"אנחנו מנסים להבין את הדינמיקה האטמוספרית בקנה-מידה גדול, ולהצליח להסביר את הציקלונים שבקטבי צדק מספק לנו ביטחון שאנחנו באמת מבינים את התנאים ששוררים בו", אומר פרופ' כספי. ביטחון זה עשוי להיות מכריע עבורנו בכדור-הארץ, שכן הבנה רחבה ככל האפשר של ציקלונים, תוכל לסייע למדענים לחזות, למשל, כיצד תושפע תנועתן של סופות אם כדור-הארץ יתחמם – אתגר שנראה כי האנושות תיאלץ להתמודד עמו. אבל עבור פרופ' כספי, העניין בכוחות השוררים בכוכב-הלכת צדק הוא הרבה יותר פשוט: "כבר אין איים חדשים לגלות באוקיינוס השקט, וגם במערכת השמש כבר כמעט שאין מקום שלא מיפינו. הקטבים של צדק ושאר כוכבי-הלכת הגזיים הם, אולי, מהמקומות האחרונים במערכת השמש שנותר לגלות".