Ученые разгадали тайну вращения Сатурна впервые за десятилетия

Ученые впервые подробно наблюдали, как северное сияние на Сатурне влияет на атмосферу планеты и создает иллюзию изменения скорости ее вращения. Исследование с использованием космического телескопа Джеймса Уэбба разрешило загадку, которая десятилетиями сбивала с толку астрономов. Работа была опубликована в Журнале геофизических исследований: космическая физика (JGRSP).

В 2021 году группа исследователей под руководством Тома Сталларда из Университета Нортумбрии предложила объяснение. Оказалось, что меняется не само вращение планеты, а электрические сигналы, связанные с полярными сияниями. На них влияют ветры в верхних слоях атмосферы, что приводит к искажению расчетов скорости вращения. Однако происхождение этих ветров осталось неизвестным.

Чтобы понять механизм явления, ученые использовали телескоп Джеймса Уэбба. Он постоянно наблюдал полярное сияние Сатурна в течение полного сатурнианского дня. Исследователи проанализировали инфракрасное излучение иона H₃⁺, молекулы, которая служит индикатором температуры в верхних слоях атмосферы газового гиганта.

Новые наблюдения оказались примерно в десять раз точнее предыдущих измерений. Они позволили составить наиболее подробные карты температур и распределения заряженных частиц в районе полярных сияний. Благодаря этому ученые впервые обнаружили локальные зоны нагрева и охлаждения атмосферы.

Анализ показал, что энергия, выделяемая во время полярных сияний, нагревает определенные участки атмосферы. Возникающий в результате температурный контраст вызывает ветры, которые создают электрические токи. Эти токи, в свою очередь, поддерживают сами полярные сияния, образуя замкнутый цикл.

По мнению авторов работы, открытие значимо не только для Сатурна. Это показывает, что атмосфера и магнитосфера планеты могут быть тесно связаны и постоянно обмениваться энергией. Исследователи предполагают, что аналогичные процессы могут происходить на других планетах Солнечной системы и за ее пределами.