Новое исследование, основанное на данных миссии Кассини, раскрывает нечто удивительное в атмосфере Сатурна. Мы знали о шторме на северном полюсе газового гиганта в течение многих десятилетий, но теперь кажется, что этот массивный шестиугольный шторм мог быть огромным бегемотом в сотни километров в высоту, у которого его основание глубоко в атмосфере Сатурна.
Когда Кассини прибыл на Сатурн в 2004 году, в южном полушарии было лето, и космический корабль обнаружил полярный вихрь на южном полюсе. В конце концов, лето наступило в северном полушарии, и они стали свидетелями образования шторма на Северном полюсе. Это только подтвердило то, что мы знаем с 1980-х годов, когда миссия Voyager изучала Сатурн и обнаружила летний шторм на Северном полюсе Сатурна.
«Хотя мы ожидали увидеть какой-нибудь вихрь на северном полюсе Сатурна, когда он стал теплее, его форма действительно удивительна». - Ли Флетчер, Университет Лестера, Великобритания, ведущий автор.
Но этот северный шторм имеет гексагональную, а не круглую форму, и имеет ту же гексагональную форму, что и шторм, находящийся глубже в атмосфере Сатурна, впервые обнаруженный Вояджером. Вопрос в том, видим ли мы одного грозного чудовища? Или две отдельные бури, образующие гексагональную форму?
«Края этого недавно обнаруженного вихря выглядят гексагональными, точно совпадающими с известным и причудливым гексагональным рисунком облаков, который мы видим глубже в атмосфере Сатурна», - говорит Ли Флетчер из Университета Лестера, Великобритания, ведущий автор нового исследования.
Это видео показывает гексагональную структуру облаков глубоко в атмосфере Сатурна, которая была впервые обнаружена Вояджером.
Ученые, связанные с миссией Кассини, ожидали увидеть шторм на северном полюсе, когда наступит лето Сатурна, но они были удивлены этой формой. «Либо шестиугольник возник спонтанно и одинаково на двух разных высотах, один ниже в облаках и один высоко в стратосфере, или шестиугольник на самом деле является возвышающейся структурой, охватывающей вертикальный диапазон в несколько сотен километров», - сказал Флетчер.
В основе этого нового исследования лежит Композитный инфракрасный спектрометр (CIRS) Cassini. CIRS зафиксировали эти данные в период между 2010 и 2017 годами, и они показывают потепление стратосферы Сатурна с высокой наклонной орбиты. Составное изображение ниже показывает постепенное потепление стратосферы Сатурна и постепенное формирование шестиугольной бури.
Ранее в миссии Кассини верхняя атмосфера была слишком холодной, чтобы CIRS мог ее увидеть. Стратосфера была около -158 по Цельсию, на 20 градусов слишком холодной для инструмента. Но год Сатурна длится около 30 лет, и в 2009 году северная полярная область начала нагреваться. Примерно к 2014 году инструмент CIRS Cassini смог изучить верхние слои атмосферы.
«Один сатурнский год охватывает около 30 земных лет, поэтому зимы длинные. Сатурн только начал появляться из глубин северной зимы в 2009 году и постепенно нагревался по мере приближения северного полушария к летнему времени ». - соавтор исследования Сандрин Герле, Лаборатория динамической метеорологии, Франция.
«Мы смогли использовать инструмент CIRS для исследования северной стратосферы впервые, начиная с 2014 года», - сказал Гуэрлет. «По мере того, как полярный вихрь становился все более и более видимым, мы заметили, что он имеет гексагональные края, и поняли, что видим уже существующий шестиугольник на гораздо больших высотах, чем считалось ранее».
Исследование показывает, что полярные регионы на Сатурне сильно отличаются друг от друга. Когда Кассини наблюдал за южным регионом летом, в начале своей миссии, гексагональных штормов не было. Северный шторм также более прохладный, менее зрелый, и его динамика совершенно иная. Пока ученые могут только догадываться, почему это так.
«Это может означать, что между полюсами Сатурна существует фундаментальная асимметрия, которую нам еще предстоит понять, или это может означать, что северный полярный вихрь все еще развивался в наших последних наблюдениях и продолжал делать это после кончины Кассини», - сказал Флетчер. Миссия Кассини завершилась в «Большом финале» в сентябре 2017 года, когда космический корабль был преднамеренно отправлен в атмосферу Сатурна для уничтожения.
Ученые давно изучают погодные условия Сатурна и давно знают, что густые облачные слои планеты вмещают большую часть погоды планеты. Элементы северной полярности были впервые обнаружены Voyager в 1980-х годах, и мы знаем, что полярный шестиугольник на севере является долговременным объектом. Ученые полагают, что эта особенность может быть связана с вращением самой планеты, очень похоже на реактивный поток здесь, на Земле.
Понятно, что нам еще многое предстоит узнать об атмосфере Сатурна. Маловероятно, что шестиугольная буря в стратосфере и шестиугольная буря, находящаяся глубже в атмосфере, - это одна и та же буря. Ветер слишком сильно меняется через слои атмосферы. Но они могут быть связаны по-другому. После исследования атмосферных свойств в северном регионе Флетчер и его коллеги определили, что волны, подобные шестиугольнику, не должны распространяться вверх и должны оставаться в ловушке на верхушках облаков. Это происходит через процесс, называемый мимолетием. «Один из способов, с помощью которого волна« информации »может просочиться вверх, - это процесс, называемый затуханием, когда сила волны уменьшается с высотой, но она достаточно сильна, чтобы все еще сохраняться в стратосфере», - объясняет Флетчер.
Более широкой картиной в этом исследовании является постоянный вопрос о том, как энергия транспортируется через разные слои атмосферы, и мы все еще работаем над этим, чтобы понять это на Земле. Если мы сможем понять, как и почему северный полярный вихрь Сатурна имеет гексагональную форму, он проливает свет на то, как более глубокие явления в атмосфере могут влиять на окружающую среду высоко над землей.
«Северный шестиугольник Сатурна является знаковой особенностью одного из самых харизматичных членов Солнечной системы, поэтому обнаружить, что он все еще хранит главные тайны, очень волнительно», - Николас Альтобелли, научный сотрудник проекта ESA для миссии Кассини-Гюйгенс.
Миссия Кассини все еще показывает нам вещи о Сатурне, даже сейчас, когда все кончено. Что касается команды, которая стоит за этим исследованием, то это горько-сладкое открытие северного шестиугольника почти через год после смерти Кассини. Флетчер говорит: «Нам просто нужно знать больше. Очень печально, что мы обнаружили этот стратосферный шестиугольник только в конце жизни Кассини ».
