Відкриття дослідників з Університету Х’юстона виявило величезний енергетичний дисбаланс на Сатурні, проливаючи нове світло на планетологію та еволюцію та кидаючи виклик існуючим моделям клімату для газових гігантів Сонячної системи. Висновки опубліковані в публікації Nature Communications.
«Це перший раз, коли глобальний енергетичний дисбаланс у сезонному масштабі спостерігався на газовому гіганті», — сказав Лаймін Лі, професор фізики в Коледжі природничих наук і математики UH. «Це не тільки дає нам новий погляд на формування та еволюцію планет, але також змінює те, як ми маємо думати про планетну та атмосферну науку».
Використовуючи дані місії зонда Cassini, Xinyue Wang, третьокурсник докторантури відділу наук про Землю та атмосферу NSM, виявив значний і раніше невідомий сезонний енергетичний дисбаланс на Сатурні.
«Кожна планета отримує енергію від сонця у вигляді сонячного випромінювання і втрачає її, випромінюючи теплове випромінювання», — сказав Ван. «Але Сатурн, як і інші газові гіганти, має ще один джерело енергії у вигляді глибокого внутрішнього тепла, що впливає на його теплову структуру та клімат».
Дисбаланс пов’язаний із великим орбітальним ексцентриситетом Сатурна, який змінюється майже на 20% від афелію (точка орбіти, найдальша від Сонця) до перигелію (точка орбіти, найближча до Сонця), що призводить до великих сезонних коливань поглиненої сонячної енергії. . На відміну від Сатурна, Земля не відчуває значного сезонного енергетичного дисбалансу через дуже малий орбітальний ексцентриситет.
«Земля справді має вимірний енергетичний бюджет, але в основному він визначається поглиненою сонячною енергією та випромінюваною тепловою енергією», — сказав професор атмосферних наук Сюнь Цзян. «Внутрішнє тепло Землі незначне, і її сезони тривають лише кілька місяців порівняно з сезонами, які на Сатурні тривають кілька років».
Дані також свідчать про те, що незбалансований енергетичний бюджет Сатурна відіграє ключову роль у розвитку гігантських штормів, які є домінуючим погодним явищем в атмосферній системі планети. Ці дані також можуть дати деяке уявлення про погоду на Землі.
«Наскільки нам відомо, роль енергетичного балансу в розвитку вологих конвективних штормів на Землі не була повністю вивчена, тому ми плануємо дослідити і це, щоб побачити, чи є зв’язок», — сказав Ван.
Місія «Кассіні» — амбіційна спільна спроба НАСА, Європейського космічного агентства та Італійського космічного агентства, запущена в 1997 році та досліджувала Сатурн, його кільця та супутники протягом майже 20 років. Професор Лі був обраний вченим-учасником для спостереження за трьома бортовими приладами, які спостерігали за балансом променистої енергії Сатурна.
Ван разом з іншими аспірантами Ларрі Гуаном (фізика) і Тішханом Д. Каранданою Г і Рональдом Олбрайтом (науки про Землю та атмосферу) провели дослідження за порадами професорів Лі та Цзяна.
«У сучасних моделях і теоріях атмосфери, клімату та еволюції газових гігантів передбачається, що глобальний енергетичний бюджет є збалансованим», — сказав Ван. «Але ми вважаємо, що наше відкриття цього сезонного енергетичного дисбалансу вимагає переоцінки цих моделей і теорій».
Зараз команда Лі зосередилася на інших газових гігантах, включаючи Уран, куди в наступне десятиліття запланована місія флагманського зонда.
«Наші дані свідчать про те, що ці планети також матимуть значний енергетичний дисбаланс, особливо Уран, який, за нашими прогнозами, матиме найсильніший дисбаланс через його орбітальний ексцентриситет і дуже великий нахил», — сказав Ван. «Те, що ми зараз досліджуємо, виявить обмеження в поточних спостереженнях і сформулює перевірені гіпотези, які принесуть користь майбутній флагманській місії».
Окрім дослідників з UH, авторами дослідження є вчені з NASA, Університету Вісконсіна, Університету Меріленда, Університету Центральної Флориди та Університету Каліфорнії в Санта-Крус, а також вчені з Франції та Іспанії.