space

Ледяной «дождь» из колец Сатурна нагревает атмосферу газового гиганта

Категория: Наблюдения

Новое исследование предполагает, что ледяной «дождь» из колец Сатурна нагревает атмосферу газового гиганта, явление, никогда ранее не наблюдавшееся в Солнечной системе. Неожиданное открытие, сделанное в результате изучения данных, собранных в ходе различных космических миссий, включая космический телескоп НАСА «Хаббл», бывший зонд «Кассини» и космические корабли «Вояджер-1» и «Вояджер-2», может помочь исследователям предсказать, есть ли у экзопланет системы колец.

Контрольным свидетельством новооткрытого явления является спектральная линия в свете Сатурна, которая представляет собой горячий водород в атмосфере газового гиганта. Этот радиационный «удар» указывает на то, что что-то загрязняет атмосферу и нагревает ее извне.

По словам членов исследовательской группы, наиболее правдоподобным объяснением этого нагревания является то, что ледяные частицы падают с колец Сатурна, неся с собой энергию, которая нагревает атмосферу планеты за счет столкновений с другими частицами.

Эти дождевые частицы могут выпадать из колец после воздействия солнечного ультрафиолетового излучения, микрометеоритов или частиц солнечного ветра. В качестве альтернативы электромагнитные силы могут вытягивать заряженные частицы пыли из колец.

Когда их вытряхивают, эти частицы притягиваются огромной гравитацией Сатурна к планете. Этот дождь частиц наблюдался зондом «Кассини», когда он погрузился в атмосферу газового гиганта в конце своей миссии в сентябре 2017 года. Но новое исследование раскрывает новые взгляды на этот процесс.

«Хотя медленный распад колец хорошо известен, его влияние на атомарный водород планеты вызывает удивление», — говорит ведущий автор исследования Лотфи Бен-Джаффель из Института астрофизики в Париже и Лунной и планетарной лаборатории университета Аризоны, говорится в заявлении.

«Все управляется кольцевыми частицами, падающими каскадом в атмосферу на определенных широтах», — добавил Бен-Джаффель. «Они модифицируют верхние слои атмосферы, изменяя состав, а затем у вас также есть процессы столкновения с атмосферными газами, которые, вероятно, нагревают атмосферу на определенной высоте». Исследовательская группа пришла к таким выводам, изучив наблюдения ультрафиолетового света (УФ) в пяти космических миссиях, которые изучали Сатурн на протяжении многих лет.

Два зонда «Вояджер» пролетели над газовым гигантом в 1980-х годах, измерив ультрафиолетовое излучение, которое исследователи в то время сочли шумом. Затем, в течение многих лет после того, как он достиг Сатурна в 2004 году, Кассини измерял УФ-данные из атмосферы газового гиганта. Эти наблюдения были объединены с дополнительными данными Хаббла и многонационального Международного ультрафиолетового исследователя, запущенного на околоземную орбиту в 1978 году.

Затем, чтобы убедиться, что данные УФ-излучения точны и представляют реальное физическое явление на Сатурне, команда обратилась к измерениям, сделанным прибором космического телескопа Imaging Spectrograph (STIS) на борту Хаббла. Эти данные позволили исследователям откалибровать архивные УФ-наблюдения.

«Когда все было откалибровано, мы ясно увидели, что спектры совпадают во всех миссиях. Это стало возможным, потому что у нас есть одна и та же точка отсчета, полученная от Хаббла, по скорости передачи энергии из атмосферы, измеренной за десятилетия», — Бен — сказал Джаффел. «Для меня это было настоящим сюрпризом.

Я просто свел воедино разные данные о распределении света, а потом понял: «Вау!» — «это одно и то же». Команда может использовать данные для отслеживания уровней ультрафиолетового излучения в любом месте на Сатурне, что указывает на постоянный «ледяной дождь» из колец Сатурна как на лучшее объяснение наблюдений. «Мы находимся только в начале этого эффекта кольцевой характеристики верхних слоев атмосферы планеты.

В конечном итоге мы хотим иметь глобальный подход, который позволил бы получить реальную характеристику атмосфер удаленных миров», — сказал Бен-Джаффель. «Одна из целей этого исследования — увидеть, как мы можем применить его к планетам, вращающимся вокруг других звезд. Назовем это поиском экзоколец».

Поделиться с друзьями: