Несмотря на то, что зонд "Кассини" сгорел в атмосфере Сатурна семь лет назад, он до сих пор продолжает предоставлять исследователям новые сведения об этом окольцованном газовом гиганте. Ретроспективный анализ данных, собранных "Кассини", выявил, что масштабные бури Сатурна вызваны энергетическим дисбалансом, связанным со сменой сезонов на планете.
Каждая известная нам планета участвует в пассивном энергообмене: она получает излучение от Солнца, одновременно испуская тепловое излучение обратно в космос. Однако Сатурн, как газовый гигант, сталкивается с дополнительным слоем энергетической активности в глубине своего ядра. Известно, что остаточное тепло, оставшееся после процесса формирования Сатурна, достигает примерно 8300 градусов Цельсия - температуры, которая неизбежно влияет на тепловую структуру и климат планеты.
Понимание того, насколько сильно раскаленное ядро Сатурна влияет на его климат, всегда было сложной задачей. Только благодаря данным "Кассини", касающимся поглощаемого и излучаемого Сатурном излучения, исследователи из Университета штата Техас смогли составить карту бурных сезонов планеты. Полученные данные показывают, что на Сатурне наблюдается существенный энергетический дисбаланс, что противоречит давним представлениям ученых о том, что так называемые «энергетические балансы» всех планет относительно сбалансированы и стабильны.
Иллюстрация, показывающая последний путь "Кассини" в верхние слои атмосферы Сатурна. Автор: НАСА
В начале весны этого года журнал Nature Communications опубликовал итоговые результаты анализа данных миссии "Кассини". Ведущий автор исследования, Синьюэ Ван, докторантка третьего года обучения из Хьюстонского университета, прокомментировала результаты: "Традиционно считалось, что энергетический баланс газовых гигантов находится в равновесии. Это предположение лежит в основе существующих теорий и моделей, описывающих атмосферные процессы, климатические явления и эволюцию этих планет. Однако наше исследование выявило сезонные колебания в энергетическом балансе Сатурна, что ставит под сомнение устоявшиеся представления и указывает на необходимость пересмотра текущих научных концепций в этой области".
По словам команды Ван, энергетический дисбаланс Сатурна проявляется как в глобальном, так и в полушарном масштабах. «Эксцентричный» орбитальный период Сатурна, составляющий 29,4 года, приводит к тому, что в определенные моменты он оказывается ближе к Солнцу, а в другие - дальше, что усиливает сезонные различия. Во время периодов особенно активного поглощения или выделения тепла эти условия могут способствовать возникновению мощных явлений – колоссальных конвективных штормов, которыми так печально известен Сатурн.
В ближайшем будущем команда Ван планирует переключить свое внимание на другие планеты-гиганты, включая Уран. Ожидается, что эта планета также будет демонстрировать значительный энергетический дисбаланс из-за эксцентриситета своей орбиты и ее наклона. Вероятно, будущие исследования Урана командой Ван будет зависеть от пока не утвержденной миссии НАСА. Если она состоится, научное сообщество сможет получить революционную информацию о погоде на газовых планетах.