"Вебб" виявив темні намистини та нерівномірні зіркові візерунки в атмосфері Сатурна

Дослідження структури атмосфери Сатурна з використанням даних космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) виявило складні та загадкові особливості, яких раніше не бачили на жодній планеті Сонячної системи.

Про відкриття розповідають в Нортумбрійському університеті (в Ньюкасл-апон-Тайн, Англія), передають OstanniPodii.com.

«Ця можливість використовувати JWST була першою нагодою для нас провести такі детальні спостереження в ближньому інфрачервоному діапазоні за полярним сяйвом і верхніми шарами атмосфери Сатурна. Результати стали для нас повною несподіванкою», — сказав професор Том Сталлард, який представив результати на щорічному науковому європейсько-американському конгресі з планетарних наук EPSC-DPS2025, який проходив 7-12 вересня в Гельсінкі.

«Ми очікували побачити випромінювання в широких діапазонах на різних рівнях. Натомість ми побачили дрібні візерунки з намистинок і зірок, які, попри величезні відстані між ними по висоті, можуть бути якимось чином пов′язані між собою, а також можуть бути пов′язані зі знаменитим шестикутником, що знаходиться глибше в хмарах Сатурна. Ці особливості були абсолютно несподіваними та на цей момент залишаються повністю незрозумілими».

Міжнародна команда дослідників, що складається з 23 вчених з установ Великобританії, США та Франції, зробила це відкриття під час 10-годинного безперервного спостереження 29 листопада 2024 року, коли Сатурн обертався під поглядом JWST.

Команда зосередилася на виявленні інфрачервоного випромінювання позитивно зарядженої молекулярної форми водню, H3+, яка відіграє ключову роль у реакціях в атмосфері Сатурна й тому може надати цінну інформацію про хімічні та фізичні процеси, що відбуваються. Спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону JWST дозволив команді одночасно спостерігати іони H3+ з іоносфери, що знаходиться на висоті 1100 кілометрів над номінальною поверхнею Сатурна, та молекули метану в нижній стратосфері на висоті 600 кілометрів.

В електрично зарядженій плазмі іоносфери команда спостерігала серію темних, схожих на намистини об′єктів, вбудованих у яскраві полярні ореоли. Ці структури залишалися стабільними протягом годин, але, здавалося, повільно дрейфували протягом більш тривалих періодів.

Приблизно на 500 кілометрів нижче, у стратосфері Сатурна, команда виявила асиметричну зіркоподібну структуру. Ця незвичайна структура простягалася від північного полюса Сатурна до екватора. Були видні лише чотири з шести плечей зірки, а два таємничо зникли, створюючи нерівномірний візерунок.

«Верхня атмосфера Сатурна виявилася надзвичайно складною для вивчення за допомогою місій і телескопів через надзвичайно слабке випромінювання з цієї області», — каже професор Сталлард. «Неймовірна чутливість JWST революціонізувала нашу здатність спостерігати ці шари атмосфери, відкривши структури, які абсолютно не схожі на те, що ми бачили раніше на будь-якій планеті».

Команда склала карту точного розташування цих об′єктів і виявила, що вони накладаються на одну й ту ж область Сатурна на різних рівнях, причому руки зірки, як вдається, виходять з точок, розташованих безпосередньо над шестикутником на рівні штормових хмар. Це свідчить про те, що процеси, які визначають ці візерунки, можуть впливати на стовп, що простягається через всю атмосферу Сатурна.

«Ми вважаємо, що темні намистини можуть бути результатом складних взаємодій між магнітосферою Сатурна та його обертовою атмосферою, що потенційно може дати нові уявлення про обмін енергією, який рухає полярне сяйво Сатурна. Асиметричний зоряний візерунок вказує на раніше невідомі атмосферні процеси, що відбуваються в стратосфері Сатурна, можливо пов′язані з шестикутним візерунком штормів, що спостерігається глибше в атмосфері Сатурна», — сказав професор Сталлард.

«Цікаво, що найтемніші намистини в іоносфері, як видається, вишиковуються в ряд з найсильнішим зірковим рукавом у стратосфері, але на даний момент не ясно, чи вони насправді пов′язані, чи це просто збіг».

Хоча обидві особливості можуть мати важливе значення для розуміння динаміки атмосфери газових гігантських планет, потрібно провести додаткові дослідження, щоб знайти пояснення основних причин.

Команда сподівається, що у майбутньому буде надано додатковий час для проведення подальших спостережень за Сатурном за допомогою JWST з метою більш детального вивчення цих особливостей. З настанням рівнодення на планеті, яке відбувається приблизно кожні 15 земних років, структури можуть кардинально змінитися, оскільки орієнтація Сатурна щодо Сонця змінюється, а північна півкуля переходить в осінь.

«Оскільки жоден з атмосферних шарів не можна спостерігати за допомогою наземних телескопів, необхідність подальших спостережень JWST під час цього ключового періоду сезонних змін на Сатурні є нагальною», — зазначив Сталлард.

• телескоп Вебба
• Сатурн