Уэбб обнаружил сложные структуры в верхних слоях атмосферы Сатурна

Фото из открытых источников

Астрономы, использующие космический телескоп NASA/ESA James Webb, обнаружили ряд темных, бусинообразных и асимметричных звездообразных образований в ионосфере и стратосфере Сатурна. Результаты нового исследования были опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.

«Эта возможность использовать телескоп Уэбб стала для нас первым случаем, когда мы смогли провести столь детальные наблюдения полярных сияний и верхних слоёв атмосферы Сатурна в ближнем инфракрасном диапазоне. Результаты стали полной неожиданностью», — заявил профессор Нортумбрийского университета Том Сталлард. «Мы ожидали увидеть выбросы в широких диапазонах на разных уровнях. Вместо этого мы увидели мелкомасштабные узоры из бусин и звезд, которые, несмотря на огромные расстояния по высоте, могут быть каким-то образом взаимосвязаны, а также могут быть связаны со знаменитым шестиугольником, находящимся глубже в облаках Сатурна. Эти особенности были совершенно неожиданными и на данный момент не имеют объяснения».

Исследователи сосредоточились на обнаружении инфракрасного излучения положительно заряженной молекулярной формы водорода H 3+, которая играет ключевую роль в реакциях в атмосфере Сатурна и, таким образом, может дать ценную информацию о происходящих там химических и физических процессах.

Ближний инфракрасный спектрограф Уэбба позволил ученым одновременно наблюдать ионы H 3+ из ионосферы на высоте 1100 км над номинальной поверхностью Сатурна и молекулы метана в лежащей ниже стратосфере на высоте 600 км.

В электрически заряженной плазме ионосферы они наблюдали ряд темных, похожих на бусины образований, встроенных в яркие авроральные ореолы.

Эти структуры оставались стабильными в течение нескольких часов, но, по-видимому, медленно дрейфовали в течение более длительных периодов времени.

Примерно на 500 км ниже, в стратосфере Сатурна, группа обнаружила асимметричную звездообразную структуру.

Эта необычная структура простирается от северного полюса Сатурна по направлению к экватору.

Были видны только четыре из шести лучей звезды, а два по какой-то загадочной причине отсутствовали, создавая асимметричный рисунок.

«Изучение верхних слоев атмосферы Сатурна с помощью существующих на сегодняшний день миссий и телескопов оказалось невероятно сложным из-за крайне слабого излучения из этого региона», — сказал профессор Сталлард. «Невероятная чувствительность Уэбба произвела революцию в наших возможностях наблюдения за атмосферными слоями, обнаружив структуры, которые совершенно не похожи ни на что, что мы видели ранее на любой планете».

Авторы составили карту точного местоположения объектов и обнаружили, что они накладываются на одну и ту же область Сатурна на разных уровнях, при этом рукава звезды как будто исходят из положений, расположенных прямо над вершинами шестиугольника на уровне грозовых облаков.

Это говорит о том, что процессы, определяющие эти закономерности, могут оказывать влияние на колонну, простирающуюся прямо через атмосферу Сатурна.

«Мы считаем, что темные бусины могут быть результатом сложных взаимодействий между магнитосферой Сатурна и его вращающейся атмосферой, что потенциально дает новое представление об энергетическом обмене, который управляет полярными сияниями Сатурна», — сказал профессор Сталлард. «Асимметричный рисунок звезд указывает на ранее неизвестные атмосферные процессы, происходящие в стратосфере Сатурна, возможно, связанные с шестиугольным рисунком штормов, наблюдаемым глубже в атмосфере Сатурна. Удивительно, но самые темные бусины в ионосфере, по-видимому, совпадают с самыми сильными звездными рукавами в стратосфере, но на данный момент неясно, связаны ли они на самом деле или это просто совпадение».

Хотя обе эти особенности могут иметь важное значение для понимания динамики атмосфер на газовых гигантах, необходимы дополнительные исследования для объяснения основных причин.

Группа ученых надеется, что в будущем будет предоставлено дополнительное время для проведения дополнительных наблюдений Сатурна с Уэббом с целью дальнейшего изучения его особенностей.

Во время равноденствия на планете, которое происходит примерно каждые 15 земных лет, структуры могут существенно измениться, поскольку ориентация Сатурна по отношению к Солнцу смещается, а в северном полушарии наступает осень.

«Поскольку ни один из атмосферных слоев не может наблюдаться с помощью наземных телескопов, необходимость в последующих наблюдениях Уэбба в этот ключевой период сезонных изменений на Сатурне является неотложной», — сказал профессор Сталлард.