Планеты-гиганты Солнечной системы все еще хранят множество загадок для ученых. Несмотря на значительные успехи в изучении их свойств и динамики с помощью орбитальных миссий, некоторые ключевые аспекты функционирования атмосфер и энергетики этих колоссальных миров остаются малопонятными. Новое открытие, сделанное международной группой исследователей, проливает свет на один из таких феноменов и может существенно повлиять на наши представления о газовых планетах.
Ученые под руководством специалиста по атмосферной физике Синьюэ Вана из Университета Хьюстона изучали данные, собранные космическим аппаратом Cassini во время его многолетней миссии по исследованию Сатурна. Их целью было выяснить, как меняется яркость и энергетический баланс этой планеты, окруженной впечатляющими кольцами.
К их удивлению, анализ показал, что разница между количеством солнечной энергии, поглощаемой Сатурном, и количеством энергии, излучаемой им обратно в космос, может достигать 16%. Более того, эти колебания четко коррелируют с сезонными изменениями в положении планеты относительно Солнца.
"Это первый случай, когда мы наблюдаем столь значительный глобальный энергетический дисбаланс на газовом гиганте", – поясняет физик Лиминг Ли из того же университета. –"Это открытие не только дает нам новое понимание формирования и эволюции планет, но и заставляет переосмыслить многие существующие теории атмосферной и климатической динамики на газовых планетах".
Дело в том, что орбита Сатурна, как и большинства газовых гигантов, не является идеально круглой, а имеет эллиптическую форму (эксцентриситет). Это означает, что расстояние от планеты до Солнца может различаться почти на 20% в разные моменты его годового цикла. Когда Сатурн находится ближе к Солнцу, он получает гораздо больше солнечной энергии, чем когда удалён. Это и приводит к наблюдаемым сезонным колебаниям энергетического баланса.
Такое явление сильно контрастирует с Землей, где энергетический дисбаланс намного менее выражен из-за более круговой орбиты нашей планеты. По мнению ученых, данное открытие ставит под сомнение многие существующие теоретические модели атмосферных и климатических процессов на газовых гигантах.
"Современные теории предполагают, что глобальный энергетический баланс этих планет должен быть стабильным", – говорит Синьюэ Ван. – "Но наше исследование показывает, что это не так, и нам предстоит пересмотреть эти модели с учетом сезонных колебаний энергетики".
Новые данные также могут пролить свет на природу гигантских штормовых систем, бушующих в атмосферах газовых планет. Кроме того, схожие процессы, вероятно, происходят и на других газовых гигантах Солнечной системы, таких как Юпитер, Уран и Нептун, орбиты которых также имеют значительный эксцентриситет.
"Это открытие позволит нам лучше понять ограничения текущих научных наблюдений и сформулировать новые проверяемые гипотезы, которые будут востребованы в будущих миссиях по исследованию этих удивительных миров", – резюмирует Лиминг Ли.
