Ново проучване, базирано на данни от мисията Касини, разкрива нещо изненадващо в атмосферата на Сатурн. Ние знаем за бурята на северния полюс на газовия гигант от десетилетия, но сега изглежда, че тази масивна шестоъгълна буря може да бъде извисяваща се на стотици километри височина, която има своята основа дълбоко в атмосферата на Сатурн.
Когато Касини пристигна в Сатурн през 2004 г., в южното полукълбо беше лятно време, а космическият кораб откри полярния вихър на южния полюс. В крайна сметка лятното време пристигна в северното полукълбо и те станаха свидетели на образуването на бурята на Северния полюс. Това потвърди само това, което знаем от 80-те години, когато мисията Вояджър изучава Сатурн и открива лятна буря на Северния полюс на Сатурн.
„Докато очаквахме да видим някакъв вихър на северния полюс на Сатурн, когато ставаше по-топло, формата му е наистина изненадваща.“ - Leigh Fletcher, University of Leicester, UK, водещ автор.
Но тази северна буря има шестоъгълна, а не кръгла форма и споделя същата шестоъгълна форма като бурята по-дълбоко в атмосферата на Сатурн, открита за първи път от Вояджър. Въпросът е дали виждаме едно извисяващо се чудовище на буря? Или две отделни бури, като двете се образуват в шестоъгълна форма?
„Краищата на този новооткрит вихър изглеждат шестоъгълни, точно съвпадащи с известния и причудлив шестоъгълен образец на облака, който виждаме по-дълбоко в атмосферата на Сатурн“, казва Лий Флетчър от Университета в Лестър, Великобритания, водещ автор на новото проучване.
Това видео показва шестоъгълния модел на облака дълбоко в атмосферата на Сатурн, който за първи път е открит от Вояджър.
Учените, участващи в мисията Касини, напълно очаквано ще видят буря на северния полюс, когато пристига лятото на Сатурн, но те бяха изненадани от формата. „Или шестоъгълник се е зародил спонтанно и еднакво на две различни височини, една по-ниска в облаците и една висока в стратосферата, или шестоъгълникът всъщност е извисяваща се структура, простираща се във вертикален обхват от няколкостотин километра“, каза Флетчър.
В основата на това ново изследване е Композитният инфрачервен спектрометър на Cassini (CIRS). CIRS улавя тези данни между 2010 и 2017 г. и това показва затоплянето на стратосферата на Сатурн от висок орбитален наклон. Композитното изображение по-долу показва постепенното затопляне на стратосферата на Сатурн и постепенното формиране на шестоъгълната буря.
По-рано в мисията на Касини горната атмосфера беше просто прекалено студена, за да могат да я видят CIRS. Стратосферата беше около -158 Целзий, 20 градуса твърде студено за инструмента. Но годината на Сатурн е дълга около 30 години, а през 2009 г. северният полярен регион започна да се затопля. Към 2014 г. CIRS инструментът на Cassini успя да проучи горната атмосфера.
„Една сатурова година обхваща приблизително 30 земни години, така че зимите са дълги. Сатурн започна да се издига едва от дълбините на северната зима през 2009 г. и постепенно се затопля, когато северното полукълбо наближава лятното време. “ - съавтор на проучването Sandrine Guerlet, Laboratoire de Météorologie Dynamique, Франция.
„Успяхме да използваме инструмента CIRS за изследване на северната стратосфера за първи път от 2014 г. насам“, каза Герле. „Когато полярният вихър става все по-видим, забелязахме, че има шестоъгълни ръбове, и разбрахме, че виждаме съществуващия шестоъгълник на много по-голяма надморска височина, отколкото се смяташе досега.“
Проучването показва, че полярните райони на Сатурн са много различни един от друг. Когато Касини наблюдаваше южния регион през лятото, в началото на мисията си, нямаше шестоъгълна структура на бурята. Северната буря също е по-хладна, по-малко зряла и нейната динамика е напълно различна. Засега учените могат само да гадаят защо това е така.
„Това може да означава, че има основна асиметрия между полюсите на Сатурн, която все още не разбираме, или може да означава, че северният полярни вихър все още се развива в последните ни наблюдения и продължава да го прави след кончината на Касини“, каза Флетчър. Мисията на Касини завърши в „Гранд Финал“ през септември 2017 г., когато космическият кораб беше умишлено изпратен да се потопи в атмосферата на Сатурн, за да бъде унищожен.
Учените отдавна изучават метеорологичните модели на Сатурн и отдавна знаят, че плътните облачни слоеве на планетата са домакини на по-голямата част от времето на планетата. Северните полярни характеристики са забелязани за първи път от Вояджър през 80-те години на миналия век и знаем, че полярният шестоъгълник на север е дълготрайна характеристика. Учените смятат, че функцията може да е обвързана с въртенето на самата планета, подобно на струйния поток тук на Земята.
Ясно е, че имаме много да научим за атмосферата на Сатурн Малко вероятно е шестоъгълната буря в стратосферата и шестоъгълната буря по-дълбоко в атмосферата да са една и съща буря. Вятърът се променя твърде много през слоевете атмосфера. Но те биха могли да бъдат свързани по друг начин. След като проучиха атмосферните свойства в северния регион, Флетчър и колегите му определиха, че вълните като шестоъгълника не трябва да се разпространяват нагоре и трябва да останат в капан в облачните върхове. Това става чрез процес, наречен еванесценция. „Един от начините, по които вълната„ информация “може да изтече нагоре, е чрез процес, наречен evanescence, при който силата на вълната се разпада с височина, но е почти достатъчно силна, за да се запази в стратосферата“, обяснява Флетчър.
По-голямата картина в това проучване е продължаващият въпрос за това как енергията се пренася през различни слоеве на атмосфера, нещо, което все още работим, за да разберем тук, на Земята. Ако можем да разберем как и защо северният полярни вихър на Сатурн има шестоъгълна форма, той ще хвърли светлина върху това как явленията по-дълбоко в атмосферата могат да повлияят на средата високо горе.
„Северният шестоъгълник на Сатурн е емблематична характеристика за един от най-харизматичните членове на Слънчевата система, така че да открием, че все още има големи мистерии е много вълнуващо“, - Николас Алтобели, учен по проект на ESA за мисията Касини-Хюйгенс.
Мисията Касини все още ни показва неща за Сатурн, дори и сега, когато всичко приключи. Що се отнася до екипа, стоящ зад това проучване, горчиво е да открие северния шестоъгълник почти година след приключването на Касини. Казва Флетчър, „Просто трябва да знаем повече. Доста разочароващо е, че открихме този стратосферен шестоъгълник точно в края на живота на Касини. "
