Сатурн известен своими кольцами, которые хорошо видны в обычный телескоп. Теперь, используя наблюдения, собранные за 40 лет, ученые обнаружили, что знаковые кольца планеты могут быть не такими спокойными, как кажутся, раскрывая невиданное ранее взаимодействие между планетой и ее знаковыми кольцами.
Ученые сопоставили архивные наблюдения Сатурна, чтобы обнаружить, что обширная система колец планеты нагревает ее верхнюю атмосферу, явление, которое ранее не наблюдалось нигде в Солнечной системе.
Чтобы прийти к такому выводу, потребовалось собрать воедино наблюдения за ультрафиолетовым (УФ) светом в ходе четырех планетарных миссий НАСА. Сюда входили данные космических аппаратов «Вояджер-1» и «Вояджер-2», пролетевших мимо Сатурна в 1980-х годах, которые измеряли избыток УФ-излучения, который в то время считался шумом, а также данные миссии «Кассини», которая прибыла к Сатурну в 2004 году и собирала данные об УФ-излучении в течение нескольких лет. Дополнительные данные поступили от запущенного в 1978 году космического аппарата International Ultraviolet Explorer и космического телескопа Хаббла.
Из показаний, предоставленных зондом «Кассини», ученые уже знали, что частицы в кольцах Сатурна медленно падают на планету. Что было неожиданным, так это то, как распад колец повлиял на уровень атомарного водорода на планете. Атомарный водород выглядит как отдельные атомы, а не молекулы, что делает его чрезвычайно реакционноспособным.
«Хотя медленный распад колец хорошо известен, его влияние на атомарный водород планеты является сюрпризом», — сказал Лофти. Бен-Джаффель, ведущий автор исследования. «Из зонда «Кассини» мы уже знали о влиянии колец. Однако мы ничего не знали о содержании атомарного водорода».
Использование измерений с высоким разрешением с помощью спектрографа изображений космического телескопа Хаббла (STIS) для связывания архивных данных воедино стало ключом к открытию. Точные наблюдения STIS использовались для калибровки архивных данных, полученных «Кассини» и кораблем «Вояджер». Полученное изображение выявило избыток УФ-излучения в виде спектральной линии горячего водорода в атмосфере Сатурна, что указывает на нагрев атмосферы.
Для ученых лучшим объяснением нагрева атмосферы Сатурна был постоянный дождь из ледяных частиц, падающих на планету из ее колец, притягиваемых ее гравитационным притяжением.
«Все управляется кольцевыми частицами, падающими каскадом в атмосферу на определенных широтах», — сказал Бен-Джаффель. «Они модифицируют верхние слои атмосферы, изменяя состав».
Есть надежда, что неожиданное взаимодействие между Сатурном и его кольцами можно будет использовать, чтобы определить, обладают ли экзопланеты, вращающиеся вокруг других звезд, системами колец, подобными Сатурну. Хотя они были бы слишком далеко, чтобы увидеть их, спектроскопия УФ-света планеты может быть использована для указания на их присутствие.
«Мы только в начале этого эффекта, характеризирующего кольца в верхних слоях атмосферы планеты. планета, — сказал Бен-Джаффель. «В конечном итоге мы хотим иметь глобальный подход, который даст реальную характеристику атмосфер далеких миров. Одна из целей этого исследования — посмотреть, как мы можем применить его к планетам, вращающимся вокруг других звезд».
Исследование было опубликовано в Planetary Science Journal.
