"Вебб" обнаружил темные бусины и неравномерные звездные узоры в атмосфере Сатурна

Исследование структуры атмосферы Сатурна с использованием данных космического телескопа Джеймса Вебба (JWST) выявило сложные и загадочные особенности, которые ранее не видели ни на одной планете Солнечной системы.

Об открытии рассказывают в Нортумбрийском университете (в Ньюкасл-апон-Тайн, Англия), передают OstanniPodii.com.

«Эта возможность использовать JWST была первой возможностью для нас провести такие подробные наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне за полярным сиянием и верхними слоями атмосферы Сатурна. Результаты стали для нас полной неожиданностью», — сказал профессор Том Сталлард, который представил результаты на ежегодном научном европейско-американском конгрессе по планетарным наукам EPSC-DPS2025, проходившим 7-12 сентября в Хельсинки.

«Мы ожидали увидеть излучение в широких диапазонах на разных уровнях. Вместо этого мы увидели мелкие узоры из бусинок и звезд, которые, несмотря на огромные расстояния между ними по высоте, могут быть каким-то образом связаны между собой, а также могут быть связаны со знаменитым шестиугольником, находящимся глубже в облаках Сатурна. Эти особенности были совершенно неожиданными и на данный момент остаются полностью непонятными».

Международная команда исследователей, состоящая из 23 ученых из учреждений Великобритании, США и Франции, сделала это открытие во время 10-часового непрерывного наблюдения 29 ноября 2024 года, когда Сатурн вращался под присмотром JWST.

Команда сосредоточилась на обнаружении инфракрасного излучения положительно заряженной молекулярной формы водорода, H3+, которая играет ключевую роль в реакциях в атмосфере Сатурна и поэтому может предоставить ценную информацию о происходящих химических и физических процессах. Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона JWST позволил команде одновременно наблюдать ионы H3+ из ионосферы, находящейся на высоте 1100 километров над номинальной поверхностью Сатурна, и молекулы метана в нижней стратосфере на высоте 600 километров.

В электрически заряженной плазме ионосферы команда наблюдала серию темных, похожих на бусины объектов, встроенных в яркие полярные ореолы. Эти структуры оставались стабильными в течение часов, но, казалось, медленно дрейфовали в течение более длительных периодов.

Примерно на 500 километров ниже, в стратосфере Сатурна, команда обнаружила асимметричную звездообразную структуру. Эта необычная структура простиралась от северного полюса Сатурна до экватора. Были видны только четыре из шести плеч звезды, а два таинственно исчезли, создавая неравномерный узор.

«Верхняя атмосфера Сатурна оказалась чрезвычайно сложной для изучения с помощью миссий и телескопов из-за чрезвычайно слабого излучения из этой области», — говорит профессор Сталлард. «Невероятная чувствительность JWST революционизировала нашу способность наблюдать эти слои атмосферы, открыв структуры, которые совершенно не похожи на то, что мы видели раньше на любой планете».

Команда составила карту точного расположения этих объектов и обнаружила, что они накладываются на одну и ту же область Сатурна на разных уровнях, причем руки звезды, видимо, выходят из точек, расположенных непосредственно над шестиугольником на уровне штормовых облаков. Это свидетельствует о том, что процессы, определяющие эти узоры, могут влиять на столб, простирающийся через всю атмосферу Сатурна.

«Мы считаем, что темные бусины могут быть результатом сложных взаимодействий между магнитосферой Сатурна и его вращающейся атмосферой, что потенциально может дать новые представления об обмене энергией, который движет полярное сияние Сатурна. Асимметричный звездный узор указывает на ранее неизвестные атмосферные процессы, происходящие в стратосфере Сатурна, возможно связанные с шестиугольным узором штормов, наблюдаемым глубже в атмосфере Сатурна», — сказал профессор Сталлард.

«Интересно, что самые темные бусины в ионосфере, видимо, выстраиваются в ряд с самым сильным звездным рукавом в стратосфере, но на данный момент не ясно, действительно ли они связаны, или это просто совпадение».

Хотя обе особенности могут иметь важное значение для понимания динамики атмосферы газовых гигантских планет, необходимо провести дополнительные исследования, чтобы найти объяснение основных причин.

Команда надеется, что в будущем будет предоставлено дополнительное время для проведения дальнейших наблюдений за Сатурном с помощью JWST с целью более детального изучения этих особенностей. С наступлением равноденствия на планете, которое происходит примерно каждые 15 земных лет, структуры могут кардинально измениться, поскольку ориентация Сатурна относительно Солнца меняется, а северное полушарие переходит в осень.

«Поскольку ни один из атмосферных слоев нельзя наблюдать с помощью наземных телескопов, необходимость дальнейших наблюдений JWST во время этого ключевого периода сезонных изменений на Сатурне является общей», — отметил Сталлард.

• телескоп Уэбба
• Сатурн