«Джеймс Уэбб» показал темные бусины и криволинейные узоры в атмосфере Сатурна
Исследование структуры атмосферы Сатурна с использованием данных космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) выявило сложные и загадочные особенности, не наблюдавшиеся ранее ни на одной планете Солнечной системы.
Результаты были представлены профессором Томом Сталлардом из Университета Нортумбрии, Великобритания, на совместном совещании EPSC-DPS2025 в Хельсинки и опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
Эта первые подробные наблюдения полярных сияний Сатурна и верхних слоев атмосферы в ближнем инфракрасном диапазоне. По словам Сталларда, результаты стали полной неожиданностью.
Ученые ожидали увидеть излучение в широких диапазонах на разных уровнях. Вместо этого они увидели мелкомасштабные узоры из бусин и звезд, которые, несмотря на огромную разницу по высоте, могут быть каким-то образом взаимосвязаны, а также могут быть связаны со знаменитым шестиугольником в глубине облаков Сатурна. Международная команда исследователей, состоящая из 23 ученых из институтов Великобритании, США и Франции, сделала эти открытия в течение непрерывного 10-часового периода наблюдений 29 ноября 2024 года, когда Сатурн находился в поле зрения JWST.
Команда сосредоточилась на обнаружении инфракрасного излучения положительно заряженной молекулярной формы водорода, H₃⁺, которая играет ключевую роль в реакциях в атмосфере Сатурна и, таким образом, может дать ценную информацию о происходящих там химических и физических процессах.
Спектрограф JWST в ближней инфракрасной области спектра позволил команде одновременно наблюдать ионы водорода в ионосфере на высоте 1100 километров над номинальной поверхностью Сатурна и молекулы метана в нижележащей стратосфере на высоте 600 километров.
В электрически заряженной плазме ионосферы команда ученых обнаружила ряд темных, похожих на бусинки объектов, окруженных яркими ореолами полярных сияний. Эти структуры оставались стабильными в течение нескольких часов, но, по-видимому, медленно дрейфовали в течение более длительного времени.
Примерно на 500 километров ниже, в стратосфере Сатурна, команда обнаружила асимметричную звездообразную структуру. Она простиралась от северного полюса к экватору. Были видны только четыре из шести лучей звезды, два из которых таинственным образом отсутствовали, создавая перекошенный узор.
Сталлард отметил, что верхние слои атмосферы Сатурна оказалось невероятно трудно изучать из-за чрезвычайно слабого излучения из этоq области. Невероятная чувствительность JWST произвела революцию в способности наблюдать за этими слоями атмосферы, выявив структуры, которые совершенно не похожи ни на что, что астрономы видели раньше на какой-либо планете.
Команда нанесла на карту точное расположение объектов и обнаружила, что они накладываются на одну и ту же область Сатурна на разных уровнях, причем лучи звезды, по-видимому, исходят из положений непосредственно над точками шестиугольника на уровне грозовых облаков. Это говорит о том, что процессы, которые управляют этими узорами, могут влиять на атмосферную колонну, простирающуюся вверх от поверхности Сатурна.
Ученые считают, что темные шары могут быть результатом сложных взаимодействий между магнитосферой Сатурна и его вращающейся атмосферой, что потенциально позволяет по-новому взглянуть на энергетический обмен, который управляет полярными сияниями. Асимметричный звездный узор наводит на мысль о ранее неизвестных атмосферных процессах, происходящих в стратосфере Сатурна, возможно, связанных с гексагональной структурой вихрей, наблюдаемых глубже в атмосфере. Самые темные точки в ионосфере, по-видимому, совпадают с самым мощным звездным лучом в стратосфере, но на данный момент неясно, действительно ли они связаны или это просто совпадение.
Хотя обе особенности могут иметь существенное значение для понимания динамики атмосферы на планетах-гигантах, требуется дополнительная работа, чтобы объяснить лежащие в их основе причины. Команда надеется, что в будущем может быть предоставлено дополнительное время для проведения последующих наблюдений Сатурна с помощью JWST. Поскольку планета находится в точке равноденствия, которое происходит примерно каждые 15 земных лет, структура Сатурна может кардинально измениться, поскольку меняется ориентация Сатурна по отношению к Солнцу и в северном полушарии наступает осень.
Поскольку ни один из слоев атмосферы не может быть информативно исследован с помощью наземных телескопов, необходимость в последующих наблюдениях JWST в это ключевое время сезонных изменений на Сатурне является более чем насущной.Том Сталлардисследователь.
Недавно астрономы объяснили «неправильный» диск вокруг звезды Фомальгаут — космической «пасти южной рыбы».
