Нови разкрития за прословутия шестоъгълник на Сатурн

Дългогодишната международна мисия на Европейската космическа агенция „Касини“, разкри изненадващи данни за вихъра, появяващ се на северния полюс на Сатурн.

Когато се приближава лятото, се появява и затоплящ се вихър с голяма височина и шестоъгълна форма, подобна на тази на известния шестоъгълник, който се вижда по-дълбоко и ниско в облаците на Сатурн. Това предполага, че шестоъгълникът с по-ниска надморска височина може да влияе на това, което се случва по-горе, и че новият шестоъгълен вихър може да бъде извисяваща се структура с височина от стотици километри.

Когато Касини пристигна до Сатурн през 2004 г., южното полукълбо се наслаждаваше на лятно време, а северното беше в средата на зимата. Космическият кораб забеляза широк, топъл вихър на южния полюс на Сатурн, но нямаше такъв на северния полюс на планетата.

Ново проучване информира, че е забелязало първите проблясъци на северен полярен вихър, образуван високо в атмосферата, докато северното полукълбо на Сатурн се приближава към лятото. Този топъл вихър се намира на стотици километри над облаците, в слой атмосфера, известен като стратосфера и разкрива неочаквана изненада.

„Краищата на новооткрития вихър изглеждат шестоъгълни, точно съвпадащи с известния и странен хексагонален облачен модел, който виждаме по-дълбоко в атмосферата на Сатурн“, казва Лий Флетчър от Университета в Лестър, Великобритания, водещ автор на новото изследване.

„Ние очаквахме да видим някакъв вихър на северния полюс на Сатурн, след като там става по-топло, но неговата форма наистина ни изненада. Или новият шестоъгълник се е появил спонтанно и има еднаква форма на две различни височини, едната по-ниска в облаците и другата високо в стратосферата, или шестоъгълникът всъщност е извисяваща се единна структура, простираща се на вертикален диапазон от няколкостотин километра.“

Нивата на облаците на Сатурн влияят на времето на планетата, включително и съществуващия северен полярен шестоъгълник. Тази функция е открита от космическия кораб „Вояджър“ на НАСА през 80-те години на миналия век и е изследвана от десетилетия насам. Това е дълготрайна вълна, потенциално свързана със завъртането на Сатурн – вид явление, наблюдавано и на Земята в структури като така наречения „поток от полярни струи“.

Неговите свойства обаче, бяха разкрити подробно от мисията на Касини, която наблюдава явлението в множество дължини на вълната – от ултравиолетовите до инфрачервените, използвайки инструменти, включително композитния инфрачервен спектрометър (CIRS). Въпреки това, в началото на мисията този инструмент не можеше да надникне в северната стратосфера, която имаше температури около -158 градуса по Целзий, твърде студена за надеждни инфрачервени наблюдения на CIRS. Това беше причина тези райони на по-голяма надморска височина да останат относително неизследвани в продължение на доста години.

„Една година на Сатурн обхваща около 30 години на Земята, така че зимата там е дълга,“ добавя съавторът на изследването Сандрин Герле от Laboratoire de Météorologie Dynamique, Франция.

„Сатурн започна да излиза от дълбините на северната зима през 2009 г. и постепенно се затопля, като северното полукълбо се доближава до лятото“.

Странният процес развиващ се в атмосферата на Сатурн ускорява това затопляне: когато въздухът потъва по-ниско надолу към северния полюс, горният шестоъгълник се затопля все по-бързо. Повишената температура е позволила на Флетчър и колегите му да проучат полярния вихър с инфрачервена светлина.

„Вече бяхме в състояние да използваме инструмента CIRS, за да изследваме северната стратосфера след 2014 г. и насам“, добавя Герле. „Тъй като полярният вихър стана все по-видим, забелязахме, че има шестоъгълни ръбове и осъзнахме, че виждаме съществуващия шестоъгълник на много по-висока надморска височина, отколкото се смяташе преди това“.

Това показва, че двата полюса на Сатурн се държат много различно – нямаше шестоъгълник на южния полюс, нито в облаците, нито по-горе, когато го наблюдавахме в началото на мисията на Касини и там беше лято. Северният вихър също така не е толкова изразен, колкото южния вихър, тъй като той е по-хладен и показва различна динамика от южния си колега.

„Това може да означава, че има фундаментална асиметрия между полюсите на Сатурн, която все още трябва да разберем, или може да означава, че северният полюсен вихър все още се развива при последните ни наблюдения и продължава да го прави след края на мисията на Касини“, добавя Флетчър. Мисията „Касини“ приключи през септември 2017 г.

Наличието на шестоъгълник в северната стратосфера на Сатурн, стотици километри над облаците, предполага, че имаме много повече да разберем за динамиката в атмосферата на газовия гигант.

Една единична, извисяваща се шестоъгълна структура, която се простира през атмосферата, е малко вероятно да съществува, тъй като условията на вятъра се променят значително с надморската височина. Обаче, изследвайки атмосферните свойства над северния регион, Флетчър и колегите също така определят, че вълните като тези образуващи шестоъгълниците, не би трябвало да могат да се разпространяват нагоре. Както се смяташе досега, те трябва да останат в капана на облаците.

„Един от начините, по които „информация“ за вълната може да изтече нагоре, е чрез процес, наречен „мимолетност, преходност“, (evanescence), където силата на вълната се разпада във височина, но е достатъчно силна, за да продължи да се намира в стратосферата“, обяснява Флетчър. „Ние просто трябва да знаем повече. Изключително разочароващо е, че открихме този стратосферен шестоъгълник точно в края на живота на Касини.“

Разбирането как и защо северният полюсен вихър на Сатурн приема шестоъгълна форма ще хвърли светлина върху това как феномените, по-дълбоко в атмосферата, могат да повлияят върху околната среда високо над нея, което е от особено значение за учените, които се опитват да разберат как се пренася енергията през атмосферата на планетата.

Шестоъгълникът на северния полярен регион на Сатурн се очаква да продължи да се развива и през следващите години; Северното полукълбо мина през лятното слънцестоене през май 2017 г. и е на път за есенното си равноденствие през 2024 г.

„Северният шестоъгълник на Сатурн е емблематична характеристика на една от най-харизматичните планети на Слънчевата система“, казва Николас Алтобелли, от мисията на Cassini-Huygens.

Космическият апарат „Касини“ продължи да предоставя нови открития до самия си край – без него тези загадки щяха да останат неизследвани. Резултатите показват какво може да бъде постигнато от международен екип, който изпраща сложна роботизирана техника към по-рано невъзможни за изследване дестинации. И най-доброто е това, че резултатите продължават да текат дори когато самата мисия е приключила.

Публикувано в изданието sciencedaily.com, по материали на Европейската космическа агенция.