Исследователи полагают, что, используя новые данные от космического аппарата NASA Cassini, они раскрыли давнюю загадку Солнечной системы — продолжительность дня на Сатурне. Она составляет 10 часов 33 минуты и 38 секунд.
Решение данной загадки ускользало от учёных-планетологов на протяжении десятилетий, потому что у газового гиганта нет твердой поверхности с ориентирами для отслеживания его вращения, и у него необычное магнитное поле, которое скрывает скорость вращения планеты.
Ответ, как оказалось, был спрятан в кольцах газового гиганта. Во время облета вокруг Сатурна приборы Cassini с беспрецедентным уровнем детализации исследовали кольца планеты. Кристофер Манькович (Christopher Mankovich) из Калифорнийского университета в Санта-Круз использовал эти данные для изучения вибраций в кольцах Сатурна, вызванных магнитным полем планеты.
В рамках работы он выяснил, что частицы в кольцах реагируют на колебания внутри Сатурна так же, как сейсмометр на землетрясение. «Частицы в кольцах не могут не реагировать на колебания в поле сил тяготения, — говорит Манькович. — В определённых местах в кольцах эти колебания улавливают частицы кольца в нужное время на их орбитах, постепенно накапливая энергию, и эта энергия уносится в виде наблюдаемой волны».
Исследование Маньковича, опубликованное 17 января, описывает модель внутренней структуры Сатурна, которая объясняла бы явления, наблюдаемые в кольцах планеты. Это позволило ему отследить движения внутри планеты и, следовательно, её вращение. В итоге учёные подсчитали, что день на Сатурне длится 10:33:38, что на несколько минут выше, чем предыдущие оценки от 1981 года, основанные на радиосигналах с космического аппарата NASA Voyager. Анализ данных Voyager также был основан на информации о магнитном поле. Ранние оценки Cassini варьировались от 10:36 до 10:48.
Учёные часто полагаются на магнитное поле для измерения скорости вращения планет. Магнитная ось Юпитера, как и у Земли, не совпадает с осью вращения. Однако с Сатурном ситуация обстоит иначе. Его магнитное поле почти полностью совпадают с осью вращения. Вот почему кольца Сатурна играют ключевую роль для определения продолжительности дня.
«Исследователи использовали данные о волнах в кольце, чтобы заглянуть внутрь Сатурна, и смогли выяснить долгожданную характеристику планеты. И это действительно неплохой результат, — говорит Линда Спилкер (Linda Spilker) из миссии Cassini. — В кольцах была разгадка».
Идея, что кольца Сатурна могут быть использованы для изучения сейсмологии планеты, была впервые предложена в 1982 году, задолго до того, как стали возможными наблюдения со столь близкого расстояния. Соавтор исследования Марк Марли (Mark Marley) из NASA выдвинул подобную идею в своей кандидатской диссертации в 1990 году. Он предсказал, где в кольцах Сатурна будет находиться разгадка. Он также отметил, что миссия Cassini, находящаяся на стадии планирования в то время, сможет проверить его идеи.
«Два десятилетия спустя, в последние годы миссии Cassini, учёные проанализировали данные и обнаружили особенности, предсказанные Марли, — говорит соавтор Джонатан Фортни (Jonathan Fortney), профессор астрономии и астрофизики из Калифорнийского университета в Санта-Круз и член миссии Cassini. — Текущая работа направлена на то, чтобы максимально использовать эти наблюдения».
Миссия Cassini была завершена в сентябре 2017 года, когда из-за недостатка топлива космический аппарат был преднамеренно погружен в атмосферу Сатурна, чтобы избежать падения аппарата на спутники планеты.
Оригинал статьи
Перевод: Артур Арушанян