Сатурн, Властелин колец Солнечной системы, не перестает нас удивлять. Хотя он был предметом изучения на протяжении десятилетий, недавние исследования выявили совершенно неожиданный и захватывающий феномен: его знаменитые кольца не только украшают планету, но и являются изменение и нагревание верхних слоев атмосферы. Открытие, которое переворачивает наши представления о второй по величине планете Солнечной системы.
Это явление, которое оставалось незамеченным в течение десятилетий, было подтверждено благодаря сотрудничеству нескольких космических миссий НАСА и ЕКА. Ключ был в измерениях ультрафиолетовое излучение и как он выявляет изменения в составе и температуре атмосферы Сатурна. Все указывает на то, что мелкие частицы из колец падают на планету, изменяя структуру ее атмосферы.
Сатурн: газовый гигант с уникальной личностью
Благодаря своей внушительной системе колец и объему, который делает ее второй по величине планетой в Солнечной системе, Сатурн — настоящий космический колосс. Он расположен на расстоянии около 1.426 миллиарда километров от Солнца, а его экваториальный диаметр превышает 120.000 XNUMX километров. Образован в основном водород и гелий, не имеет твердой поверхности. Однако есть предположение, что в его недрах может находиться твердое ядро, состоящее из железа, никеля и других тяжелых материалов.
Его атмосфера, возбуждаемая мощными ветрами, скорость которых может достигать 1.800 км/ч, демонстрирует видимые полосы бежевого, желтого и серого цветов, где они образуют огромные и непредсказуемые штормы. Одним из самых любопытных наблюдаемых явлений является шестиугольник на северном полюсе, устойчивая структура, образованная постоянно вращающейся струей воздуха.
Кольца Сатурна: состав, структура и загадки
Семь главных колец Сатурна, обозначенные буквами A, B, C, D, E, F и G, Они не расположены в алфавитном порядке. по расстоянию от планеты, а по времени открытия. Они в основном состоят из куски льда, камней и пыли, некоторые из которых имеют минимальные размеры, а другие размером с гору. Эти частицы вращаются вокруг Сатурна с поразительной точностью, создавая визуальное зрелище, не имеющее аналогов в космосе.
По последним данным, кольца не вечны. Предполагается, что они образовались от 10 до 100 миллионов лет назад и могут исчезнуть примерно через 300 миллионов лет из-за так называемого явления «кольцевого дождя», при котором материал из кольца падает на планету под действием гравитационных и электромагнитных сил.
Неожиданное открытие: кольца нагревают атмосферу Сатурна
Более 40 лет астрономы и астрофизики упускали из виду важную деталь. Вмешательство астронома было необходимо. Лотфи Бен-Джаффель и годы сбора данных, чтобы подтвердить, что Кольца генерируют тепло в верхних слоях атмосферы планеты.. Совершенно новое явление в Солнечной системе.
Все началось, когда избыток ультрафиолетовое излучение что проявилось в виде спектральной линии горячего водорода. Эта аномалия была обнаружена приборами на борту таких знаковых миссий, как Voyager 1 и 2, Cassini, International Ultraviolet Explorer и космический телескоп Hubble.
После сравнения и калибровки данных за три десятилетия было установлено, что это УФ-излучение оставалось постоянным, что исключало солнечную изменчивость и напрямую указывало на внутренние явления на Сатурне. Наиболее последовательное объяснение состоит в том, что Пыль и лед из колец, падая на определенных широтах, изменяют состав и температуру атмосферы..
Как проводилось исследование и какие миссии были задействованы
Исследование, проведенное Бен-Джаффелом, потребовало интеграция данных из нескольких космических миссий. Каждый из них внес свой вклад в решение головоломки:
- Вояджер 1 и 2: Впервые они обнаружили увеличение ультрафиолетового излучения во время прохождения мимо Сатурна в 80-х годах.
- Международный исследователь ультрафиолета: С 1978 года проводились наблюдения в ультрафиолетовом диапазоне.
- ТЕЛ Хаббл: Его спектрограф изображений (STIS) сыграл важную роль в калибровке старых и новых данных.
- Кассини: Самая полная миссия, действовавшая с 2004 по 2017 год, в ходе которой она буквально погрузилась в атмосферу планеты в конце своего жизненного цикла.
После того, как спектры ультрафиолетового света были сравнены между миссиями, полная согласованность между данными. Эта согласованность стала окончательным доказательством того, что избыточное излучение не было артефактом или ошибкой измерения, а реальным явлением внутри Сатурна.
Что именно является причиной этого потепления?
Анализ показывает, что сочетание нескольких факторов стоит за этим атмосферным потеплением:
- Удары микрометеоритов которые стряхивают частицы с колец.
- Солнечный ветер который толкает ледяную пыль к Сатурну.
- Ультрафиолетовое излучение Солнца который возбуждает кольцевые частицы, генерируя химические взаимодействия.
- Электромагнитные силы которые притягивают заряженные частицы к планете.
Все эти частицы попадают в атмосферу Сатурна в виде постоянный водопад, в основном затрагивая атомарный водород. Это взаимодействие изменяет состав и создает измеримое повышение температуры на определенных высотах.
Будущие применения: сможем ли мы обнаружить экзопланеты с кольцами?
Одним из наиболее интересных аспектов этого открытия является его потенциальное применение в поиск экзопланет. По словам Бен-Джаффела, если мы сможем обнаружить аналогичный избыток ультрафиолетового излучения на других планетах в далеких звездных системах, мы сможем сделать вывод о наличии колец, подобных кольцам Сатурна.
Это открытие открывает дверь к новой форме исследования, известной как поиск по запросу «exorings», что может иметь решающее значение для понимания эволюции планет в других частях Вселенной и взаимодействия между планетарными атмосферами и окружающим материалом.
Кроме того, параллельные исследования миссии «Кассини» выявили, что Эти частицы могут содержать органические материалы., что поднимает многочисленные вопросы о его происхождении и возможности присутствия сложных материалов в структуре колец или на таких лунах, как Энцелад или Титан.
Сатурн, несмотря на то, что является одной из самых изученных планет, продолжает преподносить сюрпризы космического масштаба. Влияние колец на атмосферу не только бросает вызов предыдущим моделям поведения планет, но и может стать ключом к обнаружению подобных систем в других уголках космоса. То, что когда-то казалось простым астрономическим орнаментом, теперь оказывается сложным физическим явлением, имеющим огромное значение для современной астрофизики.
