Apabila melihat gambar Zuhal, perhatian kita biasanya tertumpu pada sistem cincinnya. Namun, planet ini mempunyai satu lagi ciri luar biasa, iaitu corak hampir segi enam yang mengelilingi kutub utaranya. Corak tersebut dikenali sebagai heksagon Zuhal, dengan lebar kira-kira 30,000 kilometer, lebih daripada dua kali diameter Bumi.
Walaupun kelihatan seperti bentuk geometri yang dilukis dengan sengaja, heksagon ini sebenarnya terbentuk daripada pergerakan gas dalam atmosfera planet, khususnya dalam aliran jet kutub yang mengelilingi kawasan kutub utara.
Apakah sebenarnya heksagon Zuhal?
Zuhal ialah planet gergasi gas yang mempunyai atmosfera tebal, terutamanya terdiri daripada hidrogen dan helium. Berbeza daripada Bumi, Zuhal tidak mempunyai permukaan pepejal yang jelas seperti daratan tempat kita berpijak. Pergerakan gas dalam atmosferanya menghasilkan jalur awan, ribut dan aliran angin yang sangat kuat.
Di sekitar latitud 78 darjah utara terdapat aliran jet yang bergerak mengelilingi kawasan kutub. Aliran jet ialah jalur angin yang bergerak dengan laju dalam atmosfera, dan ia juga wujud di Bumi, walaupun bentuk dan kelakuannya dipengaruhi oleh keadaan atmosfera yang berbeza. Di Zuhal, aliran jet kutub utara tidak membentuk bulatan yang licin. Laluan anginnya beralun sehingga menghasilkan enam bahagian yang menyerupai sisi sebuah heksagon.
Pemerhatian kapal angkasa Cassini menunjukkan bahawa corak tersebut merentasi kawasan selebar kira-kira 30,000 kilometer, dengan angin yang bergerak pada kelajuan ratusan kilometer sejam. Di bahagian tengahnya pula terdapat pusaran atmosfera yang berasingan daripada aliran jet berbentuk heksagon.
Mengapakah aliran angin boleh membentuk segi enam?
Kita mungkin membayangkan bahawa angin yang mengelilingi kutub akan menghasilkan corak bulat. Namun, pergerakan gas tidak semestinya mengikuti laluan yang licin dan seragam. Aliran atmosfera boleh membentuk gelombang apabila terdapat perubahan kelajuan angin, perbezaan tekanan dan pengaruh putaran planet.
Salah satu penjelasan yang dikaji bagi heksagon Zuhal melibatkan gelombang Rossby, iaitu gelombang berskala besar dalam atmosfera atau lautan yang berkait dengan putaran planet dan perubahan kesan putaran mengikut latitud. Dalam model tertentu, gelombang ini boleh menghasilkan aliran jet yang beralun. Jika corak alunannya mempunyai enam bahagian utama di sekeliling kutub, bentuk yang terhasil akan menyerupai heksagon.
Ini bukan bermaksud terdapat enam dinding gas yang kaku. Sisi heksagon merupakan sebahagian daripada corak aliran atmosfera yang sentiasa bergerak, dan bentuk keseluruhannya boleh kekal walaupun gas dan awan di dalamnya terus berubah. Kajian yang diterbitkan pada 2014 menyokong tafsiran bahawa heksagon Zuhal merupakan gelombang Rossby yang terperangkap dalam aliran jet kutub. Walau bagaimanapun, tafsiran tersebut masih merupakan model saintifik yang perlu diuji bersama penjelasan lain.
Mengapakah bentuknya dapat bertahan begitu lama?
Corak cuaca di Bumi lazimnya berubah dalam tempoh beberapa hari atau minggu, sedangkan heksagon Zuhal telah diperhatikan sejak awal 1980-an. Salah satu kemungkinan ialah keadaan atmosfera Zuhal membolehkan aliran angin berskala besar mengekalkan susunannya untuk tempoh yang panjang. Di Bumi, gunung, benua dan perbezaan antara daratan dengan lautan boleh mengganggu pergerakan atmosfera, tetapi Zuhal tidak mempunyai permukaan pepejal yang boleh menghasilkan gangguan sedemikian pada aras awan yang diperhatikan.
Namun, ketiadaan permukaan pepejal bukan penjelasan lengkap bagi kestabilan heksagon. Interaksi antara aliran jet, pusaran atmosfera dan pergerakan gas dari bahagian yang lebih dalam mungkin turut memainkan peranan. Pada 2020, penyelidik dari Universiti Harvard menerbitkan model komputer yang menunjukkan bagaimana perolakan gas dalam planet yang berputar boleh menghasilkan aliran jet dan corak bersegi. Perolakan ialah pemindahan haba melalui pergerakan bahan seperti cecair atau gas.
Model tersebut berjaya menghasilkan corak bersegi yang menyerupai fenomena di Zuhal, tetapi tidak menghasilkan heksagon enam sisi yang sepadan sepenuhnya dengan pemerhatian. Ini bermakna model berkenaan menunjukkan satu mekanisme yang mungkin, bukannya membuktikan bahawa punca sebenar heksagon telah dikenal pasti.
Adakah heksagon itu sentiasa kelihatan sama?
Tidak. Bentuk keseluruhan heksagon telah bertahan selama beberapa dekad, tetapi awan dan keadaan atmosfera di dalam serta di sekelilingnya masih berubah. Pemerhatian Cassini menunjukkan perubahan warna dan jerebu di kawasan kutub utara Zuhal apabila musim bertukar. Antara 2013 dengan 2017, kawasan tersebut kelihatan berubah daripada kebiruan kepada lebih kekuningan, dan penyelidik mengaitkan perubahan ini dengan peningkatan cahaya Matahari yang mempengaruhi proses kimia atmosfera dan pembentukan zarah jerebu.
Oleh itu, kestabilan bentuk heksagon tidak bermaksud keadaan cuaca di dalamnya sentiasa sama. Heksagon Zuhal menunjukkan bahawa atmosfera boleh mengekalkan corak pergerakan berskala besar walaupun awan, pusaran kecil dan zarah di dalamnya terus mengalami perubahan.
Bagaimanakah saintis mengetahui bahawa heksagon itu ialah corak angin?
Apakah yang sebenarnya membentuk corak heksagon di kutub utara Zuhal?