Наблюдения Сатурна с зонда NASA Cassini в 2004 году показали что планета как будто постоянно меняет скорость вращения. Разгадать 20-летнюю загадку помог космический телескоп JWST. Оказалось, что как бы изменения скорости это оптическая иллюзия, которую запускают полярные сияния Сатурна.
«Годами мы видели сбои в скорости вращения планеты, но разводили руками, — рассказывает Том Столлард, профессор Нортумбрийского университета и ведущий автор исследования. — Позже выяснилось, что всё дело в атмосферных ветрах. Но кто их разгоняет? Именно JWST дал нам железобетонные доказательства и раскрыл механизм этой погодной машины».
Учёные предположили, что сигнал, по которому измеряли скорость вращения, шёл не от массивного ядра газового гиганта, а от верхних слоёв его атмосферы.
Мощные высотные ветры порождали электрические токи, те создавали фальшивый сигнал полярного сияния, а он уже идеально имитировал сдвиги в скорости Сатурна. Оставался один вопрос — что изначально спровоцировало появление мощных ветров?
За ответом обратились к обсерватории JWST. Телескоп на протяжении целых сатурнианских суток непрерывно смотрел на северное полярное сияние планеты. Главным маркером для астрофизиков стал ион триводорода (H₃⁺).
В инфракрасном свете эта молекула ярко светится и работает как идеальный природный термометр. Наблюдая за её излучением, команда Столларда составила точнейшие карты температуры и плотности частиц на полюсах гиганта.
Прошлые телескопы ошибались на внушительные 50 °C, из-за чего общая картина размывалась и скрывала закономерности. Аппаратура JWST сработала в десять раз точнее.
На новых картах чётко проявились зоны нагрева и охлаждения: пиковые скачки температуры идеально совпали с участками, где полярные сияния пробивали атмосферу своей колоссальной энергией.
«Мы увидели грандиозный планетарный тепловой насос. Сияния греют атмосферу, она рождает ветры, ветры запускают токи, а токи снова питают сияния. Идеальный вечный двигатель, который сам себя поддерживает», — объясняет профессор Столлард.
Разгадка аномалии Сатурна многое меняет в астрофизике.
Главное это понимание происхождения магнитных полей звёзд и планет. Магнитные поля создают не фантазийные электрогенераторы теоретиков в ядрах планет и звёзд, а атмосферы. Магнитосфера и атмосфера планеты не существуют порознь, они связаны тесной двусторонней связью. Энергия не просто пассивно сыплется из космоса на поверхность.
Новые данные перевёрнут и методы изучения планет и экзопланет, где аналогичная погодная механика может определять климат.