Планета обдурила фізику: астрономи розгадали 20-річну загадку Сатурна

Учені використали космічний телескоп Вебб, щоб вирішити загадку, яка існує вже 22 роки. Залежно від методу вимірювання, здається, що гігантська планета обертається з різною швидкістю, чого не повинно бути. Планета не може просто прискорити або сповільнити своє обертання без навіяного впливу. Ця загадка, що виникла 2004 року після спостережень за Сатурном, які провів космічний апарат "Кассіні", кидала виклик планетній фізиці. Але астрономи з'ясували, у чому причина дивного обертання Сатурна, пишеФокус.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

За словами вчених, багато років ніхто не знав, чому щось дивне відбувається зі швидкістю обертання Сатурна. Нещодавно з'ясувалося, що загадка насправді не пов'язана з обертанням Сатурна. Насправді видимі зміни у швидкості обертання гігантської планети з кільцями були викликані вітрами у верхніх шарах атмосфери планети. Але ніхто не знав, чому ці вітри існують, тепер є відповідь на це питання.

22 роки тому астрономи вперше дізналися, що видима швидкість обертання Сатурна змінюється з часом. Але це не може бути, оскільки планети не можуть просто прискорюватися або сповільнюватися без зовнішнього впливу.

Вчені з'ясували, що сигнал, який використовується для вимірювання обертання, виходить зовсім не з ядра планети, а з верхніх шарів її атмосфери. Вітри високо в атмосфері Сатурна створюють електричні струми, які зі свого боку створюють сигнал полярного сяйва, що імітує зміну обертання планети і вводить в оману. Якщо атмосферні вітри були відповідальні за цей ефект, то що ж викликало ці вітри?

Щоб це з'ясувати, вчені вивчили північне полярне сяйво Сатурна безперервно протягом сатурніанської доби, яка триває 10 годин 33 хвилини. У підсумку аналіз світіння молекули під назвою трьохатомний водневий катіон, що утворюється у верхніх шарах атмосфери Сатурна та діє як природний термометр, допоміг астрономам створити перші карти температури та густини частинок в області полярного сяйва газового гіганта. Вчені вперше склали карту найдрібніших деталей нагріву та охолодження в області полярного сяйва Сатурна.

Виявилося, що найгарячіші області точно збіглися з місцями, де енергія полярного сяйва надходить в атмосферу планети. Це означає, що полярне сяйво Сатурна — це не просто візуальне явище, воно активно нагріває атмосферу в певному місці. Це нагрівання приводить у рух вітри, які, своєю чергою, створюють електричні струми, відповідальні за полярне сяйво. Потім полярне сяйво знову нагріває атмосферу, підтримуючи весь цикл.

Це відкриття виходить далеко за рамки пояснення дивного обертання Сатурна. Воно показує глибокий двосторонній зв'язок між атмосферою планети та її магнітосферою, тобто областю впливу глобального магнітного поля, яка протирається далеко в космос.

Енергія не просто переходить із космосу в атмосферу Сатурна. Атмосфера допомагає контролювати те, що відбувається в космосі навколо величезної планети. Це відкриття може змінити те, як вчені інтерпретують сигнали від інших газових гігантів, як у Сонячній системі, так і за її межами.

Як уже писав Фокус, два космічні телескопи NASA, завдяки нещодавнім фотографіям Сатурна, дали змогу астрономам по-новому поглянути на природу газового гіганта.

Також Фокус писав про те, що ШІ настільки схильний лестити і схвалювати дії людей, що дає їм погані поради, які можуть нашкодити.

Під час написання матеріалу використано джерела: JGR Space Physics, Interesting Engineering.