Нове дослідження, засноване на даних місії Кассіні, виявляє щось дивовижне в атмосфері Сатурна. Ми знаємо про бурю на північному полюсі газового гіганта десятиліттями, але тепер, здається, ця масивна шестикутна буря могла бути високим за сотні кілометрів у висоту, яка має свою глибину в атмосфері Сатурна.
Коли Кассіні приїхав до Сатурна в 2004 році, в південній півкулі був літній час, і космічний апарат знайшов полярний вихор на південному полюсі. Врешті-решт літній час прибув у північній півкулі, і вони стали свідками формування шторму на Північному полюсі. Це лише підтвердило те, що ми знали з 1980-х, коли місія Вояджер вивчала Сатурн і виявила літню бурю на Північному полюсі Сатурна.
"Хоча ми очікували побачити якийсь вихор на північному полюсі Сатурна, коли він стає тепліше, його форма справді дивує". - Лі Флетчер, Університет Лестера, Великобританія, головний автор.
Але ця північна буря має гексагональну, а не круглу форму, і вона має таку ж шестикутну форму, що й шторм глибше в атмосфері Сатурна, вперше знайдена Вояджером. Питання в тому, чи ми бачимо одного високого монстра шторму? Або дві окремі бурі, обидва формуються в шестикутній формі?
"Краї цього нещодавно знайденого вихору виглядають шестикутними, точно збігаючись з відомим і химерним шестикутним шаблоном хмари, який ми бачимо глибше внизу в атмосфері Сатурна", - говорить Лі Флетчер з Університету Лестера, Великобританія, головний автор нового дослідження.
Це відео показує шестикутний візерунок хмари глибоко в атмосфері Сатурна, який вперше виявив Вояджер.
Вчені, які брали участь у місії Кассіні, повністю очікували, що коли прийде літо Сатурна, на північному полюсі з'явиться форма шторму, але вони були здивовані формою. "Або шестикутник спалахнув спонтанно і однаково на двох різних висотах, одна нижче в хмарах і одна в високій стратосфері, або шестикутник насправді є високою структурою, що простягається вертикальним діапазоном в кілька сотень кілометрів", - сказав Флетчер.
В основі цього нового дослідження - композитний інфрачервоний спектрометр Кассіні (CIRS). CIRS зафіксував ці дані між 2010 та 2017 роками, і це показує потепління стратосфери Сатурна від високого нахилу орбіти. Складене нижче зображення показує поступове потепління стратосфери Сатурна та поступове формування шестикутної бурі.
Раніше в місії Кассіні верхня атмосфера була просто занадто холодною, щоб CIRS змогла побачити. У стратосфері було близько -158 Цельсія, на 20 градусів занадто холодно для інструменту. Але рік Сатурна триває близько 30 років, і в 2009 році північна полярна область почала гріти. Приблизно в 2014 році інструмент CIRS Кассіні зміг вивчити верхню атмосферу.
«Один сатуріанський рік охоплює приблизно 30 земних років, тому зими тривалі. Сатурн почав виходити з глибини північної зими в 2009 році і поступово прогрівався, коли північна півкуля наближалася до літнього часу ». - співавтор дослідження Sandrine Guerlet, Laboratoire de Météorologie Dynamique, Франція.
"Ми змогли використати інструмент CIRS для дослідження північної стратосфери вперше, починаючи з 2014 року", - сказав Герле. "Коли полярний вихор ставав все більш помітним, ми помітили, що він має шестикутні ребра, і зрозуміли, що ми бачимо наявний шестикутник на набагато більшій висоті, ніж вважалося раніше".
Дослідження вказує на те, що полярні райони Сатурна сильно відрізняються один від одного. Коли Кассіні спостерігав південний регіон влітку, на початку своєї місії, не було шестикутної схеми шторму. Північна буря також прохолодніша, менш зріла, і її динаміка зовсім інша. Наразі вчені можуть лише здогадуватися, чому це так.
"Це може означати, що між полюсами Сатурна є основна асиметрія, яку ми ще не зрозуміли, або це може означати, що північний полярний вихор все ще розвивався в наших останніх спостереженнях і продовжував це робити після кончини Кассіні", - сказав Флетчер. Місія Кассіні закінчилася в "Гранд-Фіналі" у вересні 2017 року, коли космічний корабель був навмисно відправлений зануритися в атмосферу Сатурна, щоб знищитись.
Вчені давно вивчають картини погоди Сатурна, і вони давно знають, що густі шари хмари планети приймають більшу частину погоди на планеті. Північні полярні риси були вперше помічені Вояджером у 1980-х роках, і ми знаємо, що полярний шестикутник на півночі є довготривалою ознакою. Вчені вважають, що ця особливість може бути пов'язана з обертанням самої планети, як і струменевий потік тут, на Землі.
Зрозуміло, що нам належить багато дізнатися про атмосферу Сатурна. Малоймовірно, що шестикутна буря в стратосфері і шестикутна буря, що знаходиться глибше в атмосфері, є однією бурею. Вітер занадто сильно змінюється через шари атмосфери. Але вони могли бути пов'язані по-іншому. Дослідивши атмосферні властивості в північному регіоні, Флетчер та його колеги визначили, що хвилі, подібні до шестикутника, не мають можливості поширюватися вгору і повинні залишатися захопленими у верхівках хмар. Це відбувається через процес, який називається евалесценцією. "Один із способів того, що хвиля" інформації "може просочитися вгору - це за допомогою процесу, який називається евалесценцією, де сила хвилі занепадає з висотою, але приблизно така сильна, щоб все ще зберігатися в стратосфері", - пояснює Флетчер.
Більш широка картина в цьому дослідженні - це постійне питання про те, як енергія транспортується через різні шари атмосфери, над чим ми ще працюємо, щоб зрозуміти тут, на Землі. Якщо ми зможемо зрозуміти, як і чому північний полярний вихор Сатурна має шестикутну форму, він пролиє світло на те, як явища глибше внизу в атмосфері можуть впливати на навколишнє середовище високо вгорі.
"Північний шестикутник Сатурна є знаковою особливістю для одного з найхаризматичніших членів Сонячної системи, тому виявити, що він все ще зберігає основні таємниці, дуже захоплююче", - Ніколя Альтобеллі, науковий співробітник проекту ESA для місії Кассіні-Гюйгенс.
Місія Кассіні все ще показує нам речі про Сатурн, навіть коли він закінчився. Щодо команди, яка стоїть за цим дослідженням, то гірше виявити північний шестикутник майже через рік після закінчення Кассіні. Каже Флетчер: "Нам просто потрібно знати більше. Це досить неприємно, що ми виявили цей стратосферний шестикутник лише в кінці життя Кассіні. "
