Дивний феномен теплового кільця Сатурна: розгадка таємниці Сонячної системи

Планету Сатурн легко впізнати за її розкішною системою кілець, яку можна легко побачити в невеликий телескоп. Тепер астрономи виявили, що кільця не такі спокійні, як здаються. Частинки крижаних кілець падають на атмосферу Сатурна. Це нагріває верхні шари атмосфери. Щоб дійти такого висновку, знадобилася колекція даних спостережень Сатурна за 40 років, зібраних під час чотирьох планетарних місій НАСА. Спостереження космічного телескопа Хаббла були використані для об’єднання всіх доказів, зібраних в ультрафіолетовому світлі. Ці результати можна застосувати, щоб визначити, чи подібні системи кілець оточують планети, що обертаються навколо інших зірок. Їхні кільця були б надто далеко, щоб їх було видно, але ультрафіолетова спектроскопія планет може дати підказки.

Таємниця ховалася на виду 40 років. Але знадобилася проникливість досвідченого астронома, щоб зібрати все це разом протягом року, використовуючи спостереження Сатурна з космічного телескопа Хаббл NASA та зонда Cassini, що вийшов з експлуатації, на додаток до космічних кораблів Voyager 1 і 2 і місії International Ultraviolet Explorer, що припинила роботу.

Відкриття: велика система кілець Сатурна нагріває верхні шари атмосфери гігантської планети. Явище ніколи раніше не спостерігалося в Сонячній системі. Це несподівана взаємодія між Сатурном і його кільцями, яка потенційно може стати інструментом для передбачення того, чи планети навколо інших зірок також мають чудові кільцеві системи, схожі на Сатурн.

Показовим доказом є надлишок ультрафіолетового випромінювання, яке видно як спектральна лінія гарячого водню в атмосфері Сатурна. Підйом радіації означає, що щось забруднює та нагріває верхні шари атмосфери ззовні.

Найбільш вірогідним поясненням є те, що частинки крижаних кілець, що падають на атмосферу Сатурна, викликають це нагрівання. Це може бути наслідком впливу мікрометеоритів, бомбардування частинками сонячного вітру, сонячного ультрафіолетового випромінювання або електромагнітних сил, що збирають електрично заряджений пил. Все це відбувається під дією гравітаційного поля Сатурна, яке притягує частинки до планети. Коли зонд НАСА «Кассіні» занурився в атмосферу Сатурна наприкінці своєї місії в 2017 році, він виміряв складові атмосфери та підтвердив, що з кілець падає багато частинок.

«Хоча повільний розпад кілець добре відомий, його вплив на атомарний водень планети є несподіванкою. Із зонда Кассіні ми вже знали про вплив кілець. Проте ми нічого не знали про вміст атомарного водню», — сказав Лотфі Бен-Джаффель з Інституту астрофізики в Парижі та Місячно-планетарної лабораторії Університету Аризони, автор статті, опублікованої 30 березня в Planetary Science Journal.

Чотири десятиліття УФ-даних охоплюють кілька сонячних циклів і допомагають астрономам вивчати сезонний вплив Сонця на Сатурн. Об’єднавши всі різноманітні дані та відкалібрувавши їх, Бен-Джаффель виявив, що немає різниці в рівні УФ-випромінювання. «У будь-який час, у будь-якому місці на планеті ми можемо стежити за рівнем УФ-випромінювання», — сказав він. Це вказує на постійний «льодовий дощ» з кілець Сатурна як найкраще пояснення.

«Ми знаходимося лише на початку цього впливу кільця на верхні шари атмосфери планети. Врешті-решт ми хочемо мати глобальний підхід, який дав би реальну інформацію про атмосферу далеких світів. Одна з цілей цього дослідження — побачити, як ми можемо застосувати його до планет, що обертаються навколо інших зірок. Назвіть це пошуком «екзокілець».