Таємничі плями з’являються на кільцях Сатурна

Космічний телескоп Хаббл підтвердив, що на Сатурні починається новий «сезон спиць». Це часи Сатурніанського року, зосереджені навколо рівнодення, коли таємничі радіальні плями, схожі на спиці колеса, з’являються на кільцях планети. Що саме викликає спиці, невідомо, але їхня повторна поява в поєднанні з програмою спостереження за планетами Хаббла дасть можливість вивчити їх більш детально. Вчені сподіваються зрозуміти не тільки те, що таке спиці, але й те, чому вони з’являються лише сезонно, зникаючи та знову з’являючись у певний час року Сатурна.

«Завдяки програмі Hubble OPAL, яка створює архів даних про зовнішні планети Сонячної системи, ми матимемо більше часу, присвяченого вивченню спиць Сатурна цього сезону, ніж будь-коли раніше», — каже планетолог Емі Саймон з NASA.

Ми вперше виявили спиці Сатурна на зображеннях двох зондів «Вояджер», які пролетіли повз Сатурн у 1980 та 1981 роках відповідно: тимчасові смуги та плями, які зазвичай виглядають як радіальні риси, рухаючись разом із кільцями, коли вони обертаються навколо Сатурна. Подальші спостереження та аналіз виявили ще більше дивацтв. Зверху спиці зазвичай здаються темними, а знизу вони зазвичай яскравими, і вони не завжди присутні.

Як правило, спиці з’являються лише навесні та восени Сатурна, протягом восьмирічного періоду, зосередженого навколо рівнодення, і зникають протягом літа та зими, для періоду, зосередженого навколо сонцестояння. Сатурн багато в чому сильно відрізняється від Землі, але в чомусь ці дві планети схожі. Обидва мають значний осьовий нахил відносно їх орбітальної площини; для Землі цей нахил становить 23,45 градуса, а для Сатурна – 26,73 градуса.

Цей нахил дає Землі пори року. Коли наша планета обертається навколо Сонця, Північна та Південна півкулі отримують більше або менше сонячного світла, залежно від того, нахилені вони до Сонця або від нього. Точка, в якій нахил є найглибшим, — це сонцестояння, яке відбувається влітку та взимку. Час найменшого нахилу відносно Сонця відомий як рівнодення, що відбувається навесні та восени. У Сатурна це теж є, але він також має кільця, і вони також нахиляються. Кільця Сатурна нахиляються до Сонця в дні сонцестояння, а в дні рівнодення кільця розташовані майже ребрами.

Оскільки Сатурн набагато далі від Сонця, його рік також довший. Сатурну потрібно 29 років, щоб обертатися навколо Сонця, а кожен його сезон триває близько 7 років. Десятиліття спостережень показують, що спиці зазвичай починають з’являтися приблизно за чотири роки до рівнодення. Наступне рівнодення на Сатурні має відбутися в 2025 році, тому початок «сезону спиць» передбачалося десь у 2021 році.

«Незважаючи на роки чудових спостережень місії «Кассіні», точний початок і тривалість сезону ураганів все ще непередбачувані, схоже на прогнозування першого шторму під час сезону ураганів», — пояснює Саймон.

Хаббл проводить кампанію спостереження за зовнішніми планетами Сонячної системи, програму Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL), тож Саймон та її команда використали ці дані, щоб знайти ознаки спиць у спостереженнях Хаббла у 2021 та 2022 роках. за графіком спиці з’явилися у 2021 році. Потім, за даними за вересень 2022 року, команда відстежувала спиці протягом 11-годинного періоду. Сезон розмов добре і справді триває.

Щодо їх причини вчені мають певні ідеї. Дані кількох місій, у тому числі «Вояджера», свідчать про те, що самі спиці складаються з частинок пилу з кілець, які відокремлюються від крижаних шматків у кільцях і піднімаються окремо. І це може бути магнітне поле Сатурна, яке змушує їх робити це.

Коли сонячний вітер взаємодіє з магнітним полем Сатурна, він створює електрично заряджене середовище, трохи схоже на гігантський генератор Ван де Граафа . Це може вплинути на заряджені частинки пилу в кільцях Сатурна, спричиняючи їх електростатичне злипання, тимчасово утворюючи більш щільні плями пилу в кільцях. Але не зовсім зрозуміло, чи це дійсно те, що відбувається, або чому це сезонне явище. Дані Hubble протягом наступних кількох років можуть допомогти вченим розгадати таємницю.

«Програма Hubble OPAL продовжуватиме щорічні спостереження за Сатурном доти, доки об’єкт буде працювати, — пишуть дослідники, — і незабаром спиці також будуть добре видимі для наземних телескопів».