Новая трехмерная модель может объяснить образование шестиугольного шторма на Сатурне
AstroNews.ru - 07 Октября 2020 23:19:43
Со своей ослепительной системой ледяных колец Сатурн был предметом восхищения с древних времен. Даже сейчас шестая планета от Солнца хранит много тайн, отчасти потому, что ее удаленность затрудняет прямое наблюдение, а отчасти потому, что этот газовый гигант (который во много раз больше нашей планеты) имеет в составе атмосферы водород и гелий.
Одна из загадок Сатурна связана с мощным штормом в форме шестиугольника на его Северном полюсе. Шестигранный вихрь - это атмосферное явление, которое завораживает планетологов с момента его открытия в 1980-х годах американской программой "Вояджер" и последующего визита в 2006 году американо-европейской миссии Кассини-Гюйгенса. Шторм в диаметре примерно равен 20 000 километрам и граничит с полосами ветров, дующих со скоростью до 300 км в час. Такого урагана нет ни на одной другой известной планете или Луне.
Двое из большого количества ученых, превратившихся в охотников за межпланетными штормами, работающих над раскрытием секретов этого чуда, - это Джереми Блоксхэм, профессор геофизики Маллинкродта, и научный сотрудник Ракеш Ядав, который работает в лаборатории Блоксхэма в Гарвардском отделении наук о Земле и планетах. В недавно опубликованной статье исследователи начали задумываться о том, как возник вихрь.
"Мы видим штормы на Земле регулярно, и они всегда спиральные, иногда круглые, но мы никогда не встречались с шестигранными сегментами или многоугольниками", - сказал Ядав.
В своей статье ученые говорят, что неестественно выглядящий ураган возникает, когда атмосферные потоки глубоко внутри Сатурна создают большие и малые вихри (они же циклоны), которые окружают более крупный горизонтальный струйный поток, дующий на восток вблизи Северного полюса планеты, который также имеет ряд штормов внутри него. Меньшие штормы взаимодействуют с большей системой и в результате эффективно сжимают Восточную струю и ограничивают ее вершиной планеты. Процесс защемления искривляет поток в шестиугольник.
Модель, которую создали исследователи, предполагает, что шторм находится на глубине тысяч километров, глубоко под вершинами облаков Сатурна.
Однако модель не создавала шестиугольник. Вместо этого исследователи увидели форму девятиугольника, который двигался быстрее, чем шторм Сатурна. Тем не менее, форма служит доказательством концепции для общего тезиса о том, как формируется величественная форма и почему она была относительно неизменной в течение почти 40 лет.
Интерес к шестиугольному Шторму Сатурна восходит к 1988 году, когда астроном Дэвид Годфри проанализировал данные о пролете Сатурна с космических аппаратов "Вояджер" в 1980 и 1981 годах и сообщил об открытии. Десятилетия спустя, с 2004 по 2017 год, космический аппарат НАСА "Кассини" захватил некоторые из самых четких и известных изображений аномалии, прежде чем погрузиться на планету.
Относительно мало известно о шторме, потому что планете требуется 30 лет, чтобы вращаться вокруг солнца, оставляя любой полюс в темноте на это время. Кассини, например, сделал только тепловые снимки шторма, когда он впервые появился в 2004 году. Даже когда солнце светит на Северном полюсе Сатурна, облака настолько плотные, что свет не проникает глубоко внутрь планеты.
Несмотря на это, существует множество гипотез о том, как образовалась буря. Большинство сосредоточено на двух школах мышления: одна предполагает, что шестиугольник неглубок и простирается только на сотни километров в глубину; другая предполагает, что зональные струи имеют глубину в тысячи километров.
Выводы Ядава и Блоксхэма основываются на последней теории, но им необходимо включить больше атмосферных данных с Сатурна и дополнительно усовершенствовать свою модель, чтобы создать более точную картину того, что происходит со штормом. В целом, дуэт надеется, что их находки помогут нарисовать портрет активности на Сатурне.
"С научной точки зрения атмосфера действительно важна для определения того, как быстро охлаждается планета. Все эти вещи, которые вы видите на поверхности, в основном являются проявлениями охлаждения планеты, а охлаждение планеты многое говорит нам о том, что происходит внутри планеты", - сказал Ядав. "Научная мотивация в основном заключается в понимании того, как появился Сатурн и как он эволюционирует с течением времени".