Сатурн, Володар перснів Сонячної системи, не перестає нас дивувати. Хоча воно було предметом вивчення протягом десятиліть, останні дослідження виявили абсолютно несподіваний і захоплюючий феномен: його знамениті кільця не тільки прикрашають планету, але й змінюючи та нагріваючи верхні шари атмосфери. Відкриття, яке переписує те, що ми знали досі про другу за величиною планету Сонячної системи.
Це явище, яке десятиліттями залишалося непоміченим, було підтверджено завдяки співпраці кількох космічних місій NASA та ESA. Ключ був у вимірюваннях ультрафіолетове випромінювання і як він виявляє зміни в складі та температурі атмосфери Сатурна. Все вказує на те, що дрібні частинки з кілець каскадом стікаються на планету, змінюючи структуру її атмосфери.
Сатурн: газовий гігант з унікальною індивідуальністю
Завдяки вражаючій системі кілець і об’єму, що робить її другою за величиною планетою Сонячної системи, Сатурн - справжній космічний колос. Вона розташована приблизно в 1.426 мільярда кілометрів від Сонця, а її екваторіальний діаметр перевищує 120.000 XNUMX кілометрів. Утворені переважно водень і гелій, не має твердої поверхні. Однак є припущення, що в його надрах можна знайти тверде ядро, що складається із заліза, нікелю та інших важких матеріалів.
Його атмосфера, схвильована потужними вітрами, які можуть досягати швидкості до 1.800 км/год, показує видимі смуги бежевого, жовтого та сірого кольорів, де вони утворюються. потужні та непередбачувані шторми. Одним із найцікавіших спостережуваних явищ є шестикутник на його північному полюсі, стійка структура, утворена постійно обертовим струминним потоком повітря.
Кільця Сатурна: склад, структура, таємниці
Сім основних кілець Сатурна, позначених A, B, C, D, E, F і G, Вони розміщені не в алфавітному порядку за віддаленістю від планети, а за відкриттям. В основному вони складаються з шматки льоду, каменів і пилу, деякі з мінімальними розмірами, а інші розміром з гору. Ці частинки обертаються навколо Сатурна з вражаючою точністю, створюючи візуальне видовище, якому немає рівних у космосі.
За останніми даними, кільця не вічні. Вважається, що вони утворилися від 10 до 100 мільйонів років тому і можуть зникнути приблизно через 300 мільйонів років через так званий феномен «кільцевого дощу», під час якого матеріал із кільця падає на планету через гравітаційні та електромагнітні сили.
Несподіване відкриття: кільця нагрівають атмосферу Сатурна
Понад 40 років астрономи та астрофізики не звертали уваги на важливу деталь. Необхідно було втручання астронома Лотфі Бен-Яффель і роки збору даних, щоб підтвердити це Кільця виробляють тепло у верхніх шарах атмосфери планети. Абсолютно нове явище в Сонячній системі.
Все почалося з надлишку ультрафіолетове випромінювання який проявлявся у вигляді спектральної лінії гарячого водню. Цю аномалію виявили інструменти на борту знакових місій, таких як Вояджер 1 і 2, Кассіні, Міжнародний ультрафіолетовий дослідник і космічний телескоп Хаббл.
Після порівняння та калібрування даних протягом трьох десятиліть було встановлено, що це УФ-випромінювання залишалося постійним, виключаючи сонячну мінливість і вказуючи безпосередньо на внутрішні явища на Сатурні. Найбільш зрозуміле пояснення таке Пил і лід з кілець, потрапляючи на певні широти, змінюють склад і температуру атмосфери..
Як проходили дослідження та які місії брали участь
Дослідження під керівництвом Бен-Джаффеля вимагало інтеграція даних з кількох космічних місій. Кожен з них зробив свій внесок у головоломку:
- Вояджер 1 і 2: Вони вперше виявили збільшення ультрафіолетового випромінювання під час проходження Сатурном у 80-х роках.
- International Ultraviolet Explorer: Він забезпечував УФ-спостереження з 1978 року.
- TEL Hubble: Його візуалізаційний спектрограф (STIS) допоміг у калібруванні старих і нових даних.
- Кассіні: Найповніша місія, що діяла з 2004 по 2017 роки, де він буквально занурився в атмосферу планети наприкінці свого життєвого циклу.
Після порівняння спектрів ультрафіолетового світла між місіями, a повна узгодженість між даними. Ця узгодженість була остаточним доказом того, що надлишок радіації не був артефактом чи помилкою вимірювання, а справжнім явищем у Сатурні.
Що саме спричиняє це потепління?
Про це свідчить аналіз поєднання кількох факторів стоїть за цим атмосферним потеплінням:
- Удари мікрометеоритів які струшують частинки з кілець.
- Сонячний вітер що штовхає крижаний пил до Сатурна.
- Ультрафіолетове випромінювання Сонця який збуджує кільцеві частинки, породжуючи хімічні взаємодії.
- Електромагнітні сили які тягнуть заряджені частинки до планети.
Усі ці частинки входять в атмосферу Сатурна у вигляді a постійний водоспад, головним чином впливаючи на атомарний водень. Ця взаємодія змінює склад і породжує a вимірне підвищення температури на певних висотах.
Майбутні застосування: чи можемо ми виявити екзопланети з кільцями?
Одним із найцікавіших аспектів цього відкриття є його потенційне застосування в пошук екзопланет. За словами Бен-Джаффеля, якщо ми зможемо виявити подібний надлишок ультрафіолетового випромінювання на інших планетах у далеких зоряних системах, ми зможемо зробити висновок про наявність кілець, подібних до Сатурна.
Це відкриття відкриває двері для нової форми дослідження, відомої як шукати 'exorings', що може мати вирішальне значення для розуміння планетарної еволюції в інших частинах Всесвіту та взаємодії між планетарними атмосферами та навколишнім матеріалом.
Крім того, це виявили паралельні дослідження місії Cassini Ці частинки можуть містити органічні речовини, що викликає численні питання щодо його походження та можливості того, що складні матеріали можуть бути присутніми в структурі кілець або на супутниках, таких як Енцелад або Титан.
Незважаючи на те, що Сатурн є однією з найбільш вивчених планет, він продовжує дарувати сюрпризи космічної величини. Вплив його кілець на атмосферу не тільки кидає виклик попереднім моделям поведінки планет, але також може стати ключем до виявлення подібних систем в інших куточках космосу. Те, що колись здавалося простим астрономічним орнаментом, тепер виявилося складним фізичним явищем, повним наслідків для сучасної астрофізики.
