Высотные ветры Сатурна порождают необычайные авроры

Выявлен невиданный ранее механизм, подпитывающий огромные планетарные авроры на Сатурне.

Об открытии рассказывают в Лестерском университете (Англия), передают OstanniPodii.com.

Сатурн уникален среди наблюдаемых на сегодняшний день планет, поскольку некоторые из его аврор образуются вихревыми ветрами внутри его собственной атмосферы, а не только из окружающей планету магнитосферы.

На всех других наблюдаемых планетах, включая Землю, авроры образуются только с помощью мощных токов, поступающих в атмосферу планеты из окружающей магнитосферы. Они обусловлены либо взаимодействием с заряженными частицами от Солнца (как на Земле), либо извергающимся вулканическим материалом от луны, вращающейся вокруг планеты (как на Юпитере и Сатурне).

Это открытие изменяет представления ученых о планетарных аврорах и отвечает на одну из первых загадок, поставленных зондом "Кассини", достигшим Сатурна в 2004 году: почему мы не можем легко измерить продолжительность суток на Кольчатой ​​планете?

Когда он впервые прибыл к Сатурну, Кассини попытался измерить объемную скорость вращения планеты, определяющую продолжительность ее дня путем отслеживания "импульсов" радиоизлучения из атмосферы Сатурна. К удивлению тех, кто проводил измерения, они обнаружили, что скорость изменилась за два десятилетия с момента пролета мимо планеты последнего космического аппарата — "Вояджера-2" — в 1981 году.

Ph.D. Лестер Наход Чоудхури является членом Группы планетарных наук Школы физики и астрономии и автором-корреспондентом исследования, опубликованного в Geophysical Research Letters.

Он сказал: «Скорость внутреннего вращения Сатурна должна быть постоянной, но в течение десятилетий исследователи показывали, что многочисленные периодические свойства, связанные с планетой, — те же измерения, которые мы использовали на других планетах, чтобы понять скорость внутреннего вращения, такие как радиоизлучение, — имеют тенденцию изменяться с течением времени. Более того, в северном и южном полушариях наблюдаются независимые периодические особенности, которые сами собой изменяются в течение сезона на планете».

«Наше понимание физики внутренностей планет подсказывает нам, что истинная скорость вращения планеты не может меняться так быстро, поэтому на Сатурне должно происходить нечто уникальное и удивительное. С момента запуска миссии Кассини было выдвинуто несколько теорий, пытающихся объяснить механизм(ы), лежащий в основе этих наблюдаемых периодичностей. Это исследование представляет собой первое обнаружение основного движителя, расположенного в верхних слоях атмосферы планеты, который продолжает генерировать как наблюдаемые планетарные периодичности, так и авроры».

«Очень увлекательно иметь возможность получить ответ на один из древнейших вопросов в нашей отрасли. Это, вероятно, станет началом переосмысления того, как локальные атмосферные погодные эффекты на планете влияют на создание аврор, и не только в нашей Солнечной системе, но и за ее пределами».

Астрономы и ученые-планетологи из Лестерского университета провели исследование вместе с коллегами из Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA, Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), университетов Висконсин-Мэдисон, Бостона и Ланкастера, а также Имперского и Университетского колледжей Лондона, чтобы решить этот вопрос продолжительностью в десятилетие.

Они измерили инфракрасное излучение из верхних слоев атмосферы газового гиганта с помощью обсерватории Кека на Гавайях и составили карту изменяющихся потоков ионосферы Сатурна, гораздо ниже магнитосферы, в течение месяца в 2017 году.

Эта карта, сопоставленная с известными импульсами радиоаврор Сатурна, показала, что значительная часть аврор планеты генерируется погодой вихревой формы в ее атмосфере и то, что она отвечает за наблюдаемую переменную скорость вращения планеты.

Исследователи считают, что система приводится в движение энергией из термосферы Сатурна, а ветры в ионосфере наблюдаются со скоростью от 0,3 до 3,0 км в секунду.

Доктор Том Сталлард, доцент кафедры планетарной астрономии в Лестере, добавил: «Лестерский университет уже давно занимается измерением эффектов этого нового открытия — мы наблюдали, как пульсирующие авроры и колеблющиеся и простирающиеся в космос линии магнитного поля подчеркивают явно переменную скорость вращения. В течение двух десятилетий наши исследователи вместе с широким научным сообществом высказывали предположение о том, что может быть причиной этих странных периодичностей».

«В течение многих лет на научных встречах до позднего времени продолжались дискуссии о том, может ли быть причиной вулканический спутник Энцелад, взаимодействие с толстой атмосферой спутника Титана, или, возможно, взаимодействие с яркими кольцами Сатурна. Но в последнее время многие исследователи сосредоточились на возможности того, что именно верхняя атмосфера Сатурна является причиной этой изменчивости».

«Эти поиски нового типа аврор возвращают нас к некоторым из первых теорий о земных аврорах. Теперь мы знаем, что авроры на Земле возникают в результате взаимодействия с потоком заряженных частиц, двигающимися от Солнца. Но мне нравится, что название Aurora Borealis происходит от "Заря северного ветра". Эти наблюдения показали, что у Сатурна есть настоящая Aurora Borealis – первая известная аврора, вызванная ветрами в атмосфере планеты».

Доктор Кевин Бейнс, соавтор исследования и член научной группы Кассини, добавил: «Наше исследование, когда окончательно определило происхождение таинственной изменчивости радиоимпульсов, устраняет большую часть путаницы со скоростью вращения Сатурна и продолжительности дня на Сатурне».

Из-за переменных скоростей вращения, наблюдаемых на Сатурне, ученые не смогли использовать регулярные импульсы радиоизлучения для вычисления основной внутренней скорости вращения. К счастью, ученые миссии Кассини разработали новый метод, использующий гравитационно-индуцированные возмущения в сложной системе колец Сатурна, в настоящее время представляющий собой самое точное средство измерения основного периода вращения планеты, которое, как было определено в 2019 году, составляет 10 часов 33 минуты и 38 секунд.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.