Введение

Использование космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) стало настоящей революцией в астрономии, открывая новые горизонты в понимании планетных систем. Одним из наиболее захватывающих открытий стало разрешение многолетней загадки о том, почему Сатурн кажется изменяющим скорость своего вращения. В данном исследовании, проведенном учеными из Университета Нортумбрии, рассматриваются сложные процессы, происходящие в атмосфере этой планеты и их влияние на ее вращение.

Долгожданное открытие

Исследования, начатые более 20 лет назад, показали, что вращение Сатурна изменяется с течением времени. В 2004 году данные, полученные зондом Кассини, указали на то, что скорость вращения планеты медленно меняется, несмотря на то, что по физическим законам это не должно происходить. Однако в 2021 году профессор планетарной астрономии Том Сталлард из Нортумбрии предложил новое объяснение: изменения, которые наблюдали ученые, на самом деле были вызваны ветрами в верхних слоях атмосферы, создающими электрические токи, вызывающие обманчивый сигнал полярного сияния.

Новые данные от JWST

Недавние наблюдения, проведенные с помощью JWST, предоставили уникальную возможность исследовать северный полярный сияние Сатурна на протяжении целого Сатурнианского дня. Команда ученых смогла получить подробные измерения, которые ранее были невозможны. Анализируя инфракрасное излучение тригидрогенионной катионы, которая формируется в верхней атмосфере Сатурна и выступает в роли «термометра», исследователи смогли создать высококачественные карты температуры и плотности частиц в области полярного сияния.

Результаты и их значение

Уровень детализации новых данных был поразительным. Ранее полученные измерения имели погрешности около 50 градусов Цельсия, тогда как новые данные JWST были в десять раз более точными. Это позволило команде исследовать тонкие детали процесса нагрева и охлаждения в области полярного сияния Сатурна. Результаты показали, что температурные и плотностные паттерны соответствуют предсказаниям компьютерных моделей, разработанных более десяти лет назад, но только если источник тепла находился именно в точке входа основных полярных излучений.

Замкнутый цикл

Это открытие указывает на то, что полярное сияние Сатурна не является просто зрелищным явлением, а активно нагревает атмосферу в определенной области, что, в свою очередь, создает ветры, которые генерируют электрические токи, ответственные за полярное сияние. Таким образом, этот процесс становится самоподдерживающимся: полярное сияние нагревает атмосферу, атмосфера создает ветры, а ветры производят токи, возвращая энергию обратно в полярное сияние.

Заключение

Профессор Том Сталлард отметил: «Мы наблюдаем за тем, что можно назвать планетарным тепловым насосом. Полярное сияние Сатурна нагревает атмосферу, что, в свою очередь, приводит к образованию ветров и электрических токов, которые поддерживают полярное сияние». Эти новые наблюдения, сделанные с помощью JWST, предоставили необходимую информацию для закрытия этой загадочной цепи процессов, происходящих в атмосфере Сатурна, что имеет более широкие последствия для понимания условий в его окружающей магнитосфере.