Szerző: Kővágó Angéla

Az időjárás egyik meghatározó tényezője a Rossby-hullám (NASA/NOAA)

Az időjárás, mivel alapjaiban meghatározhatja napirendünket, ősidők óta hálás téma. A meteorológiai jelenségekkel kapcsolatos megfigyelések a népi kultúra szerves részei, a januárhoz pl. két negyven napos jóslat is köthető: január 18. „Piroska napján ha fagy, negyven napig el nem hagy”, illetve január 29. Pál fordulása, amelyről azt tartják, hogy az aznapihoz hasonló időjárás lesz a következő negyven napig. Annak statisztikai valószínűsége, hogy hazánkban a maihoz hasonló időjárás lesz holnap is, – mint azt Vincze Miklós,az MTA–ELTE Elméleti Fizikai Kutatócsoport tudományos főmunkatársa a vele készült interjúban megerősítette – a korábbi évszázadokban több mint 50 százalék volt. Azonban a Scientific Reports-ban néhány hete megjelent új kutatás eredményei azt sugallják, hogy a jövőben inkább Agatha Christie-nek lesz igaza, aki szerint „Az időjárás rendszerint csalfa nőként szokott viselkedni azokkal szemben, akik biztosan számítanak rá.” Az időjárási szélsőségek és az éghajlatváltozás modellezési lehetőségei mellett, nem tudtam megállni, hogy ne kérdezzek rá más bolygók áramlástani jellemzőire, és az is kiderül, milyen kísérletet terveztek a Kármán Laborban a leendő HUNOR űrhajósnak. Azonban mindenekelőtt azt próbáltuk tisztázni, hogyan függ össze a globális felmelegedés az időjárási anomáliákkal, és pontosan milyen kérdésre is keresték a választ, amikor 2021 nyarán elindultak az amerikai áramlástani intézet felé ahol a Rossby-hullámokkal kapcsolatos kísérleteket végezték.

Vincze Miklós:

– Azt akartuk megérteni, mennyire igazak azok az elképzelések, amiket rendszeresen olvasunk a médiában és a napi hírekben, hogy a klímaváltozás extrémebb időjáráshoz vezet. Egyáltalán mit jelent az, hogy extrém az időjárás? Szeritem, itt két féle dologra lehet gondolni. Az egyik az, hogy gyakoribbá válnak a szélsőséges hőmérsékletértékek. A másikat meg a népnyelv úgy fogalmazza meg, hogy szeszélyes az időjárás, vagyis lecsökken az időjárás perzisztenciája. Ez az idegen szó tulajdonképpen azt jelenti, hogy milyen valószínűséggel lesz holnap ugyanolyan idő, mint ma. A Kárpát-medencében tradicionálisan olyan az időjárás, hogy ha semmit nem tudsz a meteorológiáról, akkor, ha megkérdezik milyen idő lesz holnap, és te bemondod azt a hőmérsékletet, ami ma volt, akkor 50 százaléknál jobb eséllyel eltalálod. Tudjuk, hogy vannak olyan helyei a világnak, pl. Londonban, ha süt is a nap azért jó, ha az ember betesz egy esernyőt, mert fél órán belül is változhat az időjárás, tehát ott ez a perzisztencia kisebb. A kérdés az, hogy ha mi megcsináljuk az északi félteke légköri áramlási modellkísérletét egy laborban, akkor ebből lehet-e ezekről a dolgokról valamit tanulni. A Föld globális átlaghőmérsékletében van egy növekvő trend, de az időjárásunkat valójában nem elsősorban ez határozza meg, hanem az, hogy ez a hőmérsékletnövekedés nem egyenletesen történik a bolygón. Az egyenlítőn a melegedés alig észrevehető, viszont a sarkvidékek sokkal gyorsabban melegednek, mint az átlag. Ez azt jelenti, hogy a sarkvidék és az egyenlítő közti hőmérséklet különbség egyre csökken, – ez az a bizonyos „meridionális kontraszt”, amit a HUN-REN sajtóközlemény emleget. Hétköznapi nyelven ez a sarkvidék és az egyenlítő közti hőmérséklet különbség. A mérsékelt övi időjárást valójában ez a hőmérsékletkülönbség határozza meg. Ez azért lehetséges, mert a légkörben hatalmas hőmérsékleti hullámok vannak, – ezek az ú.n. Rossby-hullámok.

Rossby-hullámok infrakamerás hőképe a keverőedényben (fotó:Vincze Miklós)

Ezek a sarkvidékekhez közeli hidegebb levegő és az egyenlítőhöz közelebbi meleg levegő határán alakulnak ki, ahol a sztratoszférában a jet stream, vagyis a futóáramlás megy körbe. Ez a határvonal nem szabályos kör, hanem egy hullámzó határvonal. Amikor egy viszonylag kellemes hőmérsékletű időszakban hirtelen betör a hideg levegő, annak általában az az oka, hogy a Rossby-hullám egyik kis hideg zsákja, vagy hurokszerű betüremkedése éppen a Kárpát-medence felett halad el. Az is egy érdekes dolog, hogy a Rossby-hullámok mindig nyugatról kelet felé haladnak, de lényeg, hogy ez okozza az időjárás változékonyságát, mert ha sok benne a hajtűkanyar, akkor gyakrabban lesz „hidegbetörés”, változékonyabb lesz az időjárás, mert hol hideg lesz, hol meleg. (Talán segíthet ezt a jelenséget jobban megérteni, ha az olvasó most maga elé képzel egy szerpentines hegyi utat, amelyet felülnézetből látunk. A hajtűkanyarok ívének visszakanyarodó szára szinte hozzásimul az ív elejéhez, így egy csepp alakú közbezárt terület jön létre, amelyen tegyük fel, hogy jobban megmarad a hó, mint az út két másik oldalán. Minél sűrűbben kanyarog az út, annál több ilyen bezárt havas terület keletkezik, és így sűrűbben váltogatják egymást az tájon a havas hideg és a sáros-füves részek. A Rossby-hullámok kanyargása ehhez hasonlóan alakít ki a légkörben, hidegebb és melegebb zónákat).

– Az áramlás jellege két tényező függvénye: a tengely körüli fordulat-, és az áramlás körbeáramlási ideje határozza meg. Hogyan és milyen eszközökkel lehet ezt vizsgálni?

– Ehhez a konkrét kísérlethez el kellett mennünk Amerikába, mert a Florida State University-nek van egy jóval nagyobb tartálya, mint a Kármán Labornak az ELTE TTK-n. Ez egy hengeres, vízzel feltöltött tartály, amelyet megforgatunk. A sarkvidék és az egyenlítő közötti hőmérsékletkülönbséget ebben úgy állítjuk elő, hogy az egyik oldalfalat hűtjük, a másikat fűtjük. A Planetology olvasói nyilván tudják, hogy a Vénuszon azért olyan unalmas az időjárás, mert lassan forog. Bár az egyenlítőn ott is kialakul egy melegebb terület, a sarkvidéken meg egy ehhez képest hűvösebb, így a kettő között kialakul egy áramlási cella. Mivel azonban a bolygó 243 nap alatt végez egy teljes fordulatot a tengelye körül, a légrétegeket nem téríti el a Coriolis-erő, vagyis nem alakulnak ki olyan izgalmas dolgok, pl. ciklonok, anticiklonok, Rossby-hullámok, mint itt a Földön. Tehát a tartály forgatása fontos tényező, ezzel modellezzük a Coriolis-erőt. Persze pontosan ki kell számolni azt is, hogy mekkora hőmérsékletkülönbség mellett, mekkora sebességgel kell forgatni a tartályt, hogy olyasmi körülmények jöjjenek létre, mint a földi időjárás.

A Florida State University laboratóriuma és a kísérleti tartály (fotó:Vincze Miklós)

– Mekkora tartályt kell elképzelni, amiben már lehet modellezni a Rossby-hullámokat?

– Az amerikai berendezésbe szerintem kb. 100 liter folyadék azért elfér. Ez egy 3,5 méter átmérőjű tartály, de nincs túl magasan feltöltve. Viszont ahogy forog, a két oldalfal hőmérsékletkülönbsége miatt megjelenik benne a Rossby-hullám, ami teljesen hasonlít fizikailag ahhoz, ami a légkörben is kialakul. A kísérlet során pontosan azt tesszük, ami a klímaváltozás során is történik: változtatjuk a falak közötti hőmérsékletet, ami megfelel a hőmérsékleti meridián változásának az egyenlítő és a sarkvidék között, és megfigyeljük, hogyan változik a Rossby-hullámok dinamikája, pl. ha csökkentjük a hőmérsékletkülönbséget, akkor mennyivel lesznek cikcakkosabbak, mert ez a zegzugosabb lefutás teszi lehetővé az időjárás hirtelen változékonyra fordulását. Az is fontos, hogy mennyire mennek gyorsan, mert ha belassulnak, akkor hiába cikcakkosabbak, megint nem lesz szeszélyesebb az időjárás, mert nem torlódnak össze a hullámok, így nem alakulnak ki olyan hurkok, amibe beszorulhat a hideg. A képek, amiket kiadtunk, hőkamerával készültek, de pl. festékszemcsék is kirajzolják a hullámok alakját. Hozzá kell tenni, hogy ha a teljes képet nézzük, akkor ez egy szabálytalan Rossby-hullám, nem olyan szép szabályos, mint mondjuk a Szaturnusz északi sarkán a hatszög. Tehát ezek a befűződések nem-, mondjuk hat naponta követik egymást-, hanem teljesen megjósolhatatlan, hogy mikor jön létre egy hurok.

Hidegbetörés az Észak-Amerikai kontinens felett 2014-ben (NASA)

Summa summárum végül, mivel leraktunk számos hőmérőt a tartályba,(ezek másodpercenként mértek és rádión küldték el az adatokat) lett egy mérési adatsorunk, mert több hőmérsékletkülönbség mellett is végigfuttattuk a kísérletet. A végső konklúzió az lett, hogyha a Rossby-hullámokat vizsgálja az ember, akkor olyan értelemben nem lesz extrémebb az időjárás, hogy nagyobbak lesznek a melegek vagy a hidegek, mert ha csökken a hőmérsékletkülönbség a sarvidék és az egyenlítő között, akkor az extrém hőmérsékletek is csökkeni fognak. Viszont az időjárás szeszélyessége, vagyis az „előrejelezhetetlensége” megnő. Azonban gyorsan hozzá kell tenni, hogy ez a mi lapos tartályunk nagyon sok olyan tényezőt nem modellez, ami a valóságban jelen van. Itt kizárólag azt vizsgáltuk, hogy a Rossby- hullámokra, – amelyek az időjárás összetevőinek csak egyik elemét jelentik- rá lehet-e fogni, hogy pl. miattuk több az extrém meleg nyár. A kísérleteink alapján úgy tűnik, hogy nem, de azt rájuk lehet fogni, hogy egyre szeszélyesebb lesz az időjárás a hőmérsékletkülönbség csökkenése miatt. Ez a fő tanulsága a cikknek, ami a Scientific Reports-ban nem rég megjelent. A mérések 2021-ben történtek Amerikában, – Fulbright ösztöndíjasként az elsők között voltam, aki a Covid után utazhatott egy speciális vízummal. A három hónapnyi kísérletezés és mérés után, még volt vele jó két évnyi elemző munka, mire levontuk az imént ismertetett következtetést. Az amerikai berendezésre egyébként azért volt szükség, mert ha nagyon kicsi lenne a hőmérsékletkülönbség a tartály két fala között, akkor nem lehet kimérni a jelenséget, mert az is kisméretű lesz. Ha „földi légkör-szerű” Rossby hullámot akarunk előállítani, akkor nagyméretű tartály kell, vagy nagyon vékony vízréteg, de az megint nem jó, mert elpárolog. Ebben a kísérletben egyébként 1 nap, az hat másodperc volt, és egy-egy alkalommal hat-hét órát ment a berendezés, mert nyilván nem egy napnyi időtartamot akartunk modellezni. Szóval azt mondta a matek, ha osztottunk-szoroztunk, hogy ehhez nem egy konyhai fazék méretű kád kell, mint ami a Kármánban van, hanem egy több méter átmérőjű tartály, olyan viszont Európában nincs, ezért kellett Amerikába utazni.

ELTE- TTK Kármán Környezeti Áramlások Laboratórium (fotó:Vincze Miklós)

– A Rossby-hullámokon kívül még milyen tényezőket kell figyelembe venni egy komplex időjárási modellben?

– Ez egy nagyon bonyolult kérdés, mert ilyen mondjuk a naptevékenység, de emellett még számos más dolog is van. Az egyik legfontosabb pl. az óceáni vízkörzés. Ennek az az oka, hogy az óceán a nagyobb fajhője miatt, a legfelső egy méteres rétegében több hőt tárol, mint az egész atmoszféra. Tehát ha pl. a jégsapkák olvadása miatt átrendeződik a Golf-áramlat, vagy az óceáni vízkörzés bármely más része, akkor az, nagyban befolyásolja mennyi hőt ad át a légkörnek, és persze az sem mindegy hogy ezt hol teszi. A Golf-áramlat gyengülésével ad abszurdum még az is előfordulhat, hogy a globális felmelegedés Európa nagy részén lokális lehűlést eredményez, mivel a jégsapkák olvadásával több édes víz kerül az Észak-Atlanti áramlatba. (Ezáltal, mivel hígul a tengervíz, a víz sűrűsége csökken, így kisebb mennyiség süllyed a tenger alsóbb rétegeibe. Normál esetben a tengervíz fagyása során a sótartalom és a sűrűség növekszik, ezért süllyed le, és vándorol dél felé). Tehát a telek így hidegebbek lesznek, mivel nem érvényesülhet annyira a Golf áramlat klímakiegyenlítő hatása. Ennek következtében, ha a jelenlegi tendenciák folytatódnak akár 10 fokot is csökkenhet Észak-Európa hőmérséklete. Ez pl. egy olyan aspektus, amit ebben a forgó hengerben nem lehet megcsinálni és ezer egyéb más dolog van, amelyek önmagukban is összetett rendszerek. Egy igazi tisztességes klímamodellt azért sem lehet megcsinálni a laborban, mert nem lehet kicsiben megcsinálni mindent. Az óceáni vízkörzést lehet modellezni, ettől függetlenül lehet a légkört is, de mivel más kicsinyítési tényezőkkel kell operálni a két rendszerben, ezért nem lehet egy közös kísérletben összehozni a kettőt.

Nyári hőmérsékleti rendellenességek Európában 1950-től (ESA/C3S/ECMWF/KNMI)

– Akkor felmerül a kérdés, hogy a számítógépes szimulációhoz képest milyen előnye, vagy jelentősége van egy általatok elkészített áramlástani modellnek, egy olyan komplex rendszert vizsgálva, mint egy bolygó klímája?

– A számítógépbe bele lehet tenni az óceánt meg a légkört is, de nem lehet beletenni tetszőleges felbontást, ami azt jelenti, hogy a világ legjobb klímamodelljeiben a számítógépes mérőpontokkal néhány tíz kilométerenként számolnak. Ezzel ellentétben a laborkísérletben korlátozott mennyiségű tényezőt lehet figyelembe venni, viszont lényegében korlátlan felbontással. Ezért ez a kettő jól kiegészíti egymást. Egyébként az időjárás előrejelző modellek, a klímamodellekhez hasonlóan számítógépes absztrakciók, és mindkettőnek közös hibája, hogy nem lehet végtelen a felbontásuk. Ezzel összefüggésben gondoljunk a pillangó effektus nevű jelenségre, ami az időjárás előrejelzések egyik legfőbb jellemzőjét, a kezdőfeltételekre való rendkívüli érzékenységet okozza. Tehát ha a számítógépben két futtatás ugyanúgy néz is ki, a valóságban olyan különbségek lehetnek a kettő között, hogy az egyik esetben lesz belőle egy óriási vihar, a másik esetben meg nem.

– Beszéltél arról, hogy inhomogén a légkör-, és a tengerek felmelegedése is. A szárazföldek belseje és a sarkok jobban melegszenek… Más bolygókon is így volt ez, vagy ez földi specialitás?

– A Vénusz esetében már szóba került, hogy sokkal kiegyenlítettebb a hőmérséklet, ami a brutális üvegházhatás miatt van. Ilyen a Földön nincs, és nem is lesz, hacsak nem majd egy milliárd év múlva, amikor a Nap elkezd felfúvódni. A Vénusz retrográd módon forog, vagyis ellenkező irányba, mint ahogy kering, és az egyik oldalán, majdnem 90 napig éjszaka van, így azt gondolnánk, hogy ott nagyon hideg lehet. Az üvegházhatás azonban olyan szinten kiegyenlíti a hőmérsékletet az egész bolygón, hogy ez a hőmérsékletkülönbség a nappal és az éjszaka, illetve a sarkvidék és az egyenlítő között alig érzékelhető. Egyébként az üvegházhatás éppen afelé nyomja a rendszert, hogy csökkenjenek a különbségek. Tehát az elképzelhető hogy 100-200 év múlva a Földön is sokkal homogénebb lesz az időjárás. Ami a Naprendszert illeti, az is egy érdekes kérdés, hogy melyik bolygón vannak évszakok és hol nincsenek. A Marson ugyanolyan évszakok vannak, mint a Földön, és ez is nagyban befolyásolja az időjárási változékonyságot. Mindez ugye a tengelyferdeség miatt van, és például a Szaturnusznál, és a Titánnál is megfigyelhető ez az évszakos változékonyság, ezért jelen vannak az időjárási inhomogenitások is.

A Vénuszon egykor óceánok is lehettek, amelyek a megszaladó üvegházhatás miatt párologtak el (NASA)

– A Szaturnusz érdekes hatszögletű viharáról 2020-ra állítottak fel egy elméletet, a Harvardon végzett 3D szimuláció alapján, miszerint ez, sok ciklon és egy jet áramlat találkozásánál alakul ki. Az elmélet szerint a Földön a tengerek, a domborzat megzavarja a légáramlatokat, de ott ezek annyira stabilak, hogy kialakulhatott ez a szabályos hatszög. A ti kutatócsoportotok is kidolgozott a jelenséggel kapcsolatban a HUNOR-program számára egy kísérletet a Nemzetközi Űrállomásra. Ennek mi a lényege, és mennyiben van más elképzelésetek erről az áramlási rendszerről?

– A mi kutatócsoportunk azt állítja, hogy a hatszög alakú vihar, egy nyírási instabilitás miatt alakul ki. (A szélsebesség elérheti a 360km/h-t) A gázbolygó-légkörök lényegében folyadékszerűen viselkednek, és differenciális rotációt mutatnak, ami azt jelenti, hogy az egyenlítői vidéke sokkal gyorsabban fordul, mint a sarkvidék. Ennek az a következménye, hogy az egymás mellett, eltérő sebességgel áramló légköri sávokból, – ha a légkör vastagsága és a sebességkülönbség megfelelő-, akkor kialakulhat ilyen szabályos sokszög alakú vihar. Ezt a kutatást azért nem lehet a Kármán laborban elvégezni, mert egy gömb alakú forgatott vízfelszínt kell megvizsgálni, amit csak a súlytalanságban lehet megtenni, mert ott a víz magától gömb alakot vesz fel. Egy olyan kísérletet terveztünk, hogy egy kb. teniszlabda méretű vízcseppet megforgatunk úgy, hogy az egyenlítői része gyorsabban forogjon, mint a pólusai.(További információ a Parallaxis blogban.) A számítógépes szimulációink szerint, itt előállhat olyan helyzet, hogy megjelenik egy hatszög. Az az elméletünk, hogy ez megfelelő modellje lehet annak, ami a Szaturnuszon történik, és egyébként a Jupiteren is van ilyen, de az nem annyira látványos. (A Jupiter látványos, mindenki által ismert jelenségéről, a Nagy Vörös Foltról Vincze Miklós korábban írt cikkét itt olvashatjátok)

A Cassini űrszonda a Szaturnusz északi pólusa felett (NASA)

– Milyen eszközök kellenek ehhez?

– Egy keverőedény, ami egy konyhai robotgéphez hasonlít, némi porszerű jelzőrészecske, meg egy GoPro kamera, de az van nekik a fedélzeten. Ez kb. fél-egy óra űrhajós időt-, és plusz egy kilónyi terhet jelent a rakéta indításakor. Most ez azért is érdekes lesz, mert kb. 29,5 földi év egy szaturnuszi év, és éppen most lesz az északi féltekén tél, ezért néhány évig árnyékban lesz az északi sarki hatszög.

– A Földön miért nem észlelünk ilyen szabályos alakú légáramlatokat?

– Nálunk nincs ilyen nyírási instabilitás, mint a Szaturnuszon, viszont vannak a Rossby-hullámok, és tulajdonképpen az a kérdés, hogy ezek miért nem szabályosak. Erre az a válasz, – amit már az elején is említettünk-, hogy a Föld a méretéhez képest túl gyorsan forog. Természetesen még az óceáni áramlás is beleszól ebbe az egészbe, de én azt gondolom, hogy még óceánok nélkül sem lenne olyan szabályos áramlás, mint a Szaturnuszon. Önmagában a Szaturnusz is nagyon gyorsan forog, hiszen csaknem 11 óra alatt megfordul a tengelye körül, de a Szaturnusz légköre, -mivel gázbolygó-, nagyon vastag. Ezzel ellentétben a Földé vékony, mint egy szappanhártya, így sokkal könnyebb megzavarni az áramlási irányokat.

A hatszögletű viharrendszer-, Cassini felvételeiből vörös, zöld, és kék szűrők kombinációjával előállított képe (NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute)

– Ha már itt tartunk, ez a hatszög alakú vihar a Szaturnuszon milyen mélyre terjed?

– Ez egy nagyon jó kérdés, és ezt közvetve pont abból lehetne meghatározni, hogy megnézzük, hogy milyen sebességkülönbség esetén jelenik meg a hatszög. Mi előzetes becslések alapján azt gondoljuk, hogy esetleg több száz kilométer mélységig is leterjed a légkörben. A Földön a Rossby-hullámok a troposzférában értelmezhetők, tehát olyan 10 km magasságig terjednek.

Az EnVision ultraibolya és infravörös tartományban működő spektrométereinek (VenSpec U-H-M) a légkör feltérképezésében lesz szerepe (ESA)

– Az ESA tervei szerint 2031-ben indul az EnVision űrszonda, ami a Vénusz felső légkörét fogja vizsgálni egy speciális radarral, de szintén a 30-as évek elejére várható a NASA Veritas űrszondája, illetve a Da Vinci is, amelyen egy légkörbe ereszkedő egység is helyet kap. Ezekkel kapcsolatban nem terveztek valamilyen kísérletet?

– Most adunk be egy ESA pályázatot, aminek az lesz a célja, hogy megértsük a Vénusz légkörének a szuperrotációját. A Vénusz nagyon lassan forog a tengelye körül, viszont a légkör, – pont az a felső légkör, amiről beszélünk- az hatvanszor gyorsabban körbemegy. Az Akatsuki japán űrszonda adataiból ezt most egy kicsit már érteni véljük, de még mindig sok a rejtély, hogyan működik ez pontosan, úgyhogy ezt szeretnénk laborkísérletekkel, és majd az új űrszondás adatokkal összekombinálva megfejteni. A kutatás lényege az, hogy ha van egy ilyen lassan forgó rendszer, aminek az egyik oldala éjszakai tehát hűtve van, a másik meg nappali, plusz van egy sarkvidék-egyenlítő közti hőmérsékletkülönbség, akkor valóban igazolható-e, hogy megjelenik a szuperrotáció, és ezt reményeink szerint vizsgálhatjuk itt a Kármán Laborban is. Ez a szűk szakmai vetülete, ami miatt érdekel, de amúgy magánemberként meg azért tartom izgalmasnak, mert szeretném tudni, hogy akkor most mi van a foszfinnal, és mennyire lehetséges a vénuszi felső légkörben valamiféle extremofil élet. A Vénusz felső légkörében 50-70 km-en van olyan nyomás, mint itt a tengerszinten, és nagyon érdekes lenne végre tisztázni, milyen kémiai reakciók mehetnek ott végbe. Bár a nyomás szempontjából az egy ideális hely lehetne, de ne feledjük milyen magas ott a kozmikus sugárzás, és a Napból érkező részecskék aránya, hiszen a Vénusznak nincs olyan globális mágneses tere, ami elterelné a töltött részecskéket.

A szuperrotàció a Vénusz és a Titàn magasabb szélességi köreire is kiterjed, míg a Jupiter és a Szaturnusz esetében, alacsonyabb szélességeken észlelhető (NASA/JAXA)

– A szuperrotációval kapcsolatban melyik programhoz csatlakoztok?

– Az ESA-val van kapcsolatunk, úgyhogy mindenképp az EnVision adatai érdekelnek minket, de egyelőre, – hangsúlyozom, nem űrkísérletben gondolkodunk. Mi tulajdonképpen azzal kapcsolatban végeznénk előtanulmányt, hogy ha majd megint divatba jön, hogy le kellene szállni a felszínre, akkor ott milyen technikai megoldásokat lehet bevetni, és milyen légköri vizsgálatokat lehet lefolytatni.

– Mint mondtad a Vénusz lassan forog, nincs megfelelő Coriolis erő a nagy légkörzések kialakulásához. Az áramlások jelentőségét azonban egy korábbi kutatásotokban is kimutattátok, amikor a Drake-átjáró kinyílásának hatását vizsgáltátok az Antarktisz eljegesedésében. Mennyiben hasonlítanak a tengeri áramlások a légköriekhez? A Kármán Laborban mindkettőt lehet modellezni?

– Az óceáni áramlásoknak két fő oka van. Az egyik a szél, ahogy mozgatja a vizet, amit nem tudunk modellezni. A másik hajtóerő a sarkok és az egyenlítő közötti hőmérsékletkülönbség, amely pl. a Golf-áramlatért és az óceáni szállítószalagnak is nevezett, alábukó áramlásért is felelős. Ez egy hasonló jellegű konvekciós cella, mint a légkörben lévő, és az óceáni áramlási rendszer ezen, sűrűségkülönbség hajtotta része modellezhető hasonló laborkísérletekben. A fő különbség ebből a szempontból éppen az, hogy ott vannak a kontinensek. A Drake-átjáró probléma is azért érdekes, mert jelenleg ez az egyetlen helye a bolygónak ahol a Rossby-hullámokhoz hasonlóan körbe tud menni az áramlás egy földrajzi szélesség mentén anélkül, hogy egy észak-dél irányú kontinentális falba ütközne.

Cirkumpoláris áramlás az Antarktisz körül

– Az Antarktisz eljegesedésének oka, különösen a ti kísérleteitek fényében még nem teljesen tisztázott. De ha már a jég szóbakerült, akkor nem lehet említés nélkül hagyni a JUICE űrszondát, melynek az egyik fontos feladata a Galilei holdakon feltételezhető óceánok vizsgálata, a felszín alá behatoló radarral. Ha van pl. az Európa óceánjaiban áramlás, akkor az így fellépő redox-gradiens segítheti elő az élet kialakulását. Fentről a jég oxidált állapotú anyagokat hozhat, lentről a vulkáni tevékenység miatt redukált agyagok kerülhetnek a vízbe, amiben az élet kialakulását elősegítő rekciók is létrejöhetnek. Mit gondolsz, mennyiben hasonlíthatnak az Európa áramlási viszonyai a földi óceánokéhoz?

– Ez egy nagyon érdekes kérdés. Egy izraeli kollégám Yosef Ashkenazy foglalkozik ezzel a Ben Gurion Egyetemen. Ez azért érdekes, mert ez egy száz kilométer mély óceán, és ilyen nálunk nincs. Ahhoz képest, hogy az Európa a Föld Holdjával hozzávetőleg megegyező égitest, mégis több folyékony víz van rajta, mint a Földön. Egy száz kilométer magas víztömegben teljesen más áramlási viszonyok lehetnek, és azt is figyelembe kell venni, hogy milyen a jégolvadás dianmikája, hogyan mozog egymáshoz képest a két fázis, így nagyon érdekes belső hullámok alakulhatnak ki. Ezek nem a felszínen megfigyelhető hullámok, hanem pl. a Földön a sós és kevésbé sós rétegek határvonalán jönnek létre ilyenek, amelyeknek pl. a tápanyagban gazdag hidegebb alsó-, és a felette lévő melegebb rétegek keveredésében lehet szerepe. De egy száz kilométer vastag óceánban teljesen más jellegű belső hullámok is kialakulhatnak, így az Európának valószínűleg teljesen más vízkörzési rendszere lehet, mint a Földnek, ezért lesz fontos az Európa áramlástani vizsgálata akár a JUICE radarmérései alapján, akár később, amikor már alámerülő robotszondákat küldünk oda.

– Ezzel kapcsolatban van esetleg kidolgozás alatt valamilyen ötlet?

– Igen, az említett izraeli kollégákkal éppen elkezdtük volna feleleveníteni az együttműködést, épp most januárban mentem volna, hogy többek között erről is beszéljünk, csak most az izraeli háború közbeszólt…de tervben van, majd meglátjuk.

A jéghéj vastagsága, és a vulkáni tevékenység dinamikája különleges áramlási viszonyokat hozhat létre a Jupiter Európa holdján (NASA/JPL)

– Akkor végezetül foglald össze kérlek, miért fontos általában ezeket az áramlástani jellemzőket megérteni? Különösen azért, mert azt megállapítottátok a Rossby-hullámok vizsgálatával, hogy az időjárás kevésbé lesz előrejelezhető, de a cél az, hogy minél megbízhatóbb becsléseket adjunk. Hogyan járulnak hozzá akár a Föld, vagy más bolygók klímaviszonyainak megértéséhez a kutatásaitok?

– Ezekkel a laboratóriumi modellekkel egyes jelenségek elkülönítve vizsgálhatók, így végre megérthetjük, hogy mi az, ami pl. adott esetben a Rosby-hullámok miatt van, és mi az, ami nem. A meteorológusok és a klímakutatók azért vannak nagyon nehéz helyzetben, mert a légkörben illetve egy bolygó bioszférájában nagyon sok minden történik egyszerre, és ezek az összetevők nagyon sokrétűen visszahatnak egymásra, így nem lehet egyértelműen szétválasztani, hogy minek mi a pontos oka. Amúgy ez még a számítógépes szimulációra is igaz, tehát az sem jelent mély megértést, ha előre tudunk valamit jelezni, mert az is többnyire statisztikai valószínűségeken alapul. Az igazi mély megértést az adja, ha szét tudjuk választani az ok-okozati kapcsolatokat, és ehhez nyújt jó terepet a mi kísérleti módszertanunk.