Астрономы разгадали загадку «меняющегося» вращения Сатурна

Астрономы наконец разгадали многолетнюю загадку вращения Сатурна. Измерения показывали, что скорость вращения планеты меняется со временем, что казалось невозможным. Новое исследование, опубликованное в Journal of Geophysical Research: Space Physics, объясняет этот феномен.

Ученые, используя космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), выяснили, что причиной являются полярные сияния Сатурна. Они создают мощный цикл, включающий нагрев, ветры и электрические токи, из-за чего планета кажется вращающейся с разной скоростью в зависимости от метода измерения.

Загадка возникла после наблюдений аппарата Cassini в 2004 году. В 2021 году профессор Том Стэллард из Университета Нортумбрии предположил, что скорость вращения не меняется, а искажаются электрические сигналы, связанные с полярными сияниями. Однако оставалось неясным, что вызывает ветры в верхней атмосфере.

Команда Стэлларда использовала JWST для непрерывного наблюдения северного полярного сияния Сатурна в течение целого дня планеты. Анализируя инфракрасное свечение иона тригидрогена, ученые создали самые детальные карты температур и плотности заряженных частиц. Точность измерений JWST оказалась примерно в десять раз выше предыдущих, что позволило впервые выявить локальные зоны нагрева и охлаждения.

Данные совпали с прогнозами компьютерных моделей, созданных более десяти лет назад, но только при условии, что источник нагрева находится точно в месте входа самых мощных частиц полярного сияния. Результаты показывают, что энергия от сияния нагревает атмосферу, порождая ветры, которые создают электрические токи. Эти токи, в свою очередь, питают само полярное сияние, замыкая цикл.

«По сути, мы наблюдаем планетарный тепловой насос. Полярное сияние Сатурна нагревает его атмосферу, атмосфера порождает ветры, ветры создают токи, питающие сияние, и так далее. Система самоподдерживается», — объяснил профессор Том Стэллард.

Открытие также показало тесную связь между атмосферой Сатурна и его магнитосферой. Этот обмен энергией может объяснять стабильность процесса на протяжении длительного времени. Исследователи полагают, что подобные взаимодействия могут происходить и на других планетах.

Исследование провели ученые из Университета Нортумбрии, Бостонского университета, Университета Лестера, Университета Аберистуита, Университета Рединга, Имперского колледжа Лондона, Университета Ланкастера и Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса при финансировании Совета по науке и технологиям (STFC).