Что делает атмосферу Сатурна такой горячей?

Верхние слои атмосфер газовых гигантов Сатурна, Юпитера, Урана и Нептуна горячие, как и Земля. Но в отличие от Земли, Солнце находится слишком далеко от этих внешних планет, чтобы объяснить высокие температуры. Источник их тепла был одной из величайших загадок планетарной науки.

Об этом рассказывают в Университете Аризоны.

Новый анализ данных с космического аппарата "Кассини" предоставляет жизнеспособное объяснение того, что поддерживает верхние слои Сатурна и, возможно, других газовых гигантов, такими горячими: авроры на северном и южном полюсах планеты. Электрические токи, вызванные взаимодействием между солнечным ветром и заряженными частицами лун Сатурна, зажигают авроры и нагревают верхнюю атмосферу. (Как с северными сияниями Земли, изучение аврор говорит ученым, что происходит в атмосфере планеты.)

Работа, опубликованная 6 апреля в Nature Astronomy, является полным картированием как температуры, так и плотности верхних слоев атмосферы газового гиганта - региона, который недостаточно изучен.

"Понимание динамики действительно требует глобального взгляда. Этот набор данных впервые позволяет нам посмотреть на верхнюю атмосферу от полюса до полюса, а также видеть, как температура меняется с глубиной", - сказала Зарах Браун, ведущий автор исследования и аспирант Лунной и планетарной лаборатории Университета Аризоны.

Построив полное представление о том, как тепло циркулирует в атмосфере, ученые смогут лучше понять, как электрические токи аврор нагревают верхние слои атмосферы Сатурна и управляют ветрами. Глобальная система ветров может распределять эту энергию, которая сначала оседает у полюсов, по направлению к экваториальным областям, нагревая их до температур, вдвое больших, чем ожидаемые от нагрева солнца.

"Результаты являются жизненно важными для нашего общего понимания верхних атмосфер планет и является важной частью наследия Кассини", - сказал соавтор исследования Томми Коскинен, член команды Ультрафиолетового визуального спектрографа Кассини. "Они помогают решить вопрос, почему верхняя часть атмосферы такая горячая, тогда как остальная атмосфера – из-за большого расстояния от Солнца - холодная".

Новости по подобной теме:

		"Хаббл" наблюдает "сезон спиц" на Сатурне
		"Уэбб" показал сияние колец Сатурна
		Хаббл обнаружил, что кольца Сатурна нагревают его атмосферу

Управляемый Лабораторией реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, Кассини был орбитальным аппаратом, который наблюдал за Сатурном более 13 лет, прежде чем исчерпать свои запасы топлива. Миссия погрузила его в атмосферу планеты в сентябре 2017 года, частично для защиты месяца Энцелад, который, как обнаружил Кассини, может содержать пригодные для жизни условия. Но перед тем, как окунуться, Кассини совершил 22 ультра-близкие оборота вокруг Сатурна, заключительный из которых назвали "Гранд финал".

Именно во время Гранд финала были собраны ключевые данные для новой температурной карты атмосферы Сатурна. В течение шести недель Кассини нацелился на несколько ярких звезд в созвездиях Ориона и Канис-Майор, когда они проходили за Сатурном. Когда космический корабль наблюдал, как звезды восходят и заходят за гигантскую планету, ученые проанализировали, как менялся свет звезд, проходя сквозь атмосферу.

Измерения того, насколько плотной является атмосфера, предоставило ученым необходимую информацию для нахождения температур. Плотность уменьшается с высотой (над поверхностью планеты), а скорость снижения зависит от температуры. Они обнаружили, что температура достигает пика у аврор, что свидетельствует о том, что электрические токи аврор нагревают верхнюю атмосферу.

Измерение плотности и температуры одновременно помогли ученым определить скорость ветра. Понимание верхних слоев атмосферы Сатурна, где планета встречается с космосом, является ключевым для понимания космической погоды и ее влияния на другие планеты нашей Солнечной системы и экзопланеты вокруг других звезд.

"Даже несмотря на то, что было найдено тысячи экзопланет, только планеты в нашей Солнечной системе могут быть изучены так детально. Благодаря Кассини мы имеем более детальную картину верхней атмосферы Сатурна сейчас, чем у любой другой планеты-гиганта во Вселенной", - сказала Браун.

Читайте еще интересные новости о космосе

• Сатурн