Чи махінації Сатурна ніколи не закінчаться ? Вчені виявили, що планета з кільцями має величезний сезонний енергетичний дисбаланс по всій земній кулі. Це відкриття знаменує поворотний момент у нашому розумінні погоди та клімату на планетах-гігантах із газу, їхньої довгострокової еволюції та поточних змін.
«Це перший випадок, коли глобальний енергетичний дисбаланс у сезонному масштабі спостерігався на газовому гіганті», — каже фізик Лаймінг Лі з Х’юстонського університету. «Це не тільки дає нам новий погляд на формування та еволюцію планет, але також змінює спосіб, у який ми повинні думати про планетологію та атмосферу».
Ось що це означає. Потужне світло Сонця, що тече по всій Сонячній системі, насичує енергією все, на що потрапляє. Планети також втрачають енергію у формі охолодження, випромінюючи в космос переважно у формі теплового випромінювання.
У випадку з планетами-гігантами, включно з Сатурном, існує також джерело енергії, що збивається глибоко всередині, що впливає на клімат планети зсередини.
Команда під керівництвом атмосферолога Сіньюе Вана з Університету Х’юстона вивчала дані Кассіні про Сатурн, щоб перевірити його яскравість, коли вони помітили щось цікаве. Різниця між кількістю енергії, яку він поглинає, та кількістю енергії, яку він випромінює, може коливатися до 16 відсотків із коливаннями, які відповідають сезонам планети.
Дослідники виявили, що це пов’язано з тим, наскільки далеко Сатурн знаходиться від Сонця в будь-який момент часу. Орбіта Сатурна не є абсолютно круговою; він фактично еліптичний – властивість, яка називається ексцентриситетом – призводить до варіації відстані майже на 20 відсотків між його найближчою відстанню до Сонця та найвіддаленішою.
Коли Сатурн знаходиться ближче, він отримує набагато більше випромінювання від Сонця, ніж коли він знаходиться далі, що призводить до сезонного енергетичного дисбалансу. Це дуже відрізняється від того, як працює Земля; його орбіта більш кругла, тому ми не відчуваємо такого ж різкого контрасту.
Це також не те, чого ніхто очікував від газових гігантів.
«У сучасних моделях і теоріях атмосфери, клімату та еволюції газових гігантів передбачається, що глобальний енергетичний бюджет є збалансованим», — пояснює Ван. «Але ми вважаємо, що наше відкриття цього сезонного енергетичного дисбалансу вимагає переоцінки цих моделей і теорій».
Це може означати, що незбалансована енергія Сатурна може відігравати досі невизнану роль у створенні величезних конвективних штормів, які проникають глибоко в атмосферу, і що подібні процеси можуть відбуватися на інших газових гігантах, таких як Юпітер, чий ексцентриситет лише трохи менш виражений, ніж у Сатурна.
Це також може допомогти нам трохи краще зрозуміти погоду на Землі, де енергетичний дисбаланс набагато менш значний, але все ще не дорівнює нулю. І інші планети, окутані газом, Нептун і Уран, чиї недостатньо досліджені внутрішні та зовнішні механізми все ще залишаються великою загадкою для нас, людей.
«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», — говорить Ван.
«Те, що ми зараз досліджуємо, виявить обмеження в поточних спостереженнях і сформулює перевірені гіпотези, які принесуть користь майбутній флагманській місії». Дослідження опубліковано в Nature Communications.