Ученые определили сезонные изменения погоды на Сатурне в конце лета
Группа британских планетологов обнаружила, что в конце лета на северном полушарии Сатурна наблюдается тенденция к похолоданию, поскольку огромные потоки воздуха планетарного масштаба меняют направление с приближением осени. Новые снимки телескопа «Джеймс Уэбб» также позволили увидеть северный полюс Сатурна с его огромным тепловым вихрем, заполненным углеводородными газами, прежде чем он погрузится во тьму полярной зимы.
Как и Земля, Сатурн имеет наклон оси и на нем также происходит смена времен года. Однако гиганту требуется 30 лет, чтобы совершить оборот вокруг Солнца, поэтому одно время года длится по 7,5 земных лет. Сейчас в северном полушарии Сатурна подходит к концу лето и в 2025 году на планете наступит осеннее равноденствие: это означает, что северный полюс ожидает затяжная полярная зима.
Исследователи из Университета Лестера в Великобритании проанализировали новые снимки Сатурна, сделанные телескопом «Джеймс Уэбб». Они позволили по-новому взглянуть на смену времен года на планете-гиганте, известной своими ледяными кольцами. Ученые использовали прибор MIRI (Mid-Infrared Instrument) для изучения атмосферы Сатурна в инфракрасном свете – такой метод позволяет измерять температуру, содержание газов и облака. Прибор MIRI расщепляет инфракрасный свет на составляющие его длины волн, позволяя ученым увидеть следы богатого разнообразия химических веществ в атмосфере планеты.
На изображении, созданном путем объединения нескольких длин волн, наблюдаемых MIRI, яркое тепловое излучение на северном полюсе выделяется синим цветом. Теплый северный полярный циклон шириной 1500 км, который впервые был замечен аппаратом «Кассини», можно увидеть на северном полюсе. Он окружен более широкой областью теплых газов, которая именуется северо-полярным стратосферным вихрем (NPSV). Он образовался весной на Сатурне и сохранялся в течение всего «северного лета». Это теплые вихри, которые находятся высоко в стратосфере и нагреваются солнечным теплом во время долгого летнего сезона на Сатурне. По мере приближения осеннего равноденствия в 2025 году северный полярный стратосферный вихрь начнет остывать и исчезнет, когда северное полушарие погрузится в осеннюю тьму.
Моделируя спектры в среднем инфракрасном диапазоне, ученые заметили, что распределение стратосферных температур и газов в этой точке сезонного цикла Сатурна довольно сильно отличается от тех, которые наблюдались миссией «Кассини» в течение северной зимы и весны. Сатурн в северных средних широтах зимой обладает крупномасштабной стратосферной циркуляцией с более высокими температурами и избытком углеводородов, таких как этан и ацетилен, что означает опускание богатого углеводородами воздуха сверху.
Ранее считалось, что воздух поднимается в южных широтах, пересекает экватор и опускается в северных широтах. Результаты спектрометра MIRI, полученные в ноябре 2022 года, показали, что эта стратосферная циркуляция в настоящее время изменилась на противоположную, и прохладные стратосферные температуры вместе с низким содержанием углеводородов наблюдаются на севере, что указывает на подъем воздуха, не обогащенного углеводородами, летом, с последующим переходом на юг.
Наблюдение за Сатурном – всего лишь первая часть программы «Джеймса Уэбба» по наблюдению за всеми четырьмя планетами-гигантами. Сатурн был выбран в качестве первой цели для проверки возможностей телескопа. «Поскольку он большой, яркий, вращается и перемещается по небу, это создает проблему для небольших полей обзора прибора MIRI. Он может видеть только небольшую область Сатурна в любой момент времени, и мы рискуем «избаловать» детекторы, потому что планета слишком яркая по сравнению с типичными объектами, которые исследует «Уэбба». Наблюдения были сделаны в виде трех фрагментов – от экватора к северному полюсу, а затем к кольцам», - рассказал один из авторов работы Ли Флетчер.
Ранее ни один космический аппарат не участвовал в исследовании лета и осени на северном полушарии Сатурна, поэтому ученые надеются, что это только отправная точка на пути к другим масштабным исследованиям планет Солнечной системы, и что «Уэбб» сможет продолжить наследие «Кассини» в предстоящее десятилетие.
