Saturn, Pán prsteňov slnečnej sústavy, nás neprestáva udivovať. Hoci je predmetom skúmania už desaťročia, nedávny výskum odhalil úplne nečakaný a fascinujúci jav: jeho slávne prstence nielen zdobia planétu, ale sú aj mení a zahrieva jej hornú atmosféru. Objav, ktorý prepisuje to, čo sme doteraz vedeli o druhej najväčšej planéte slnečnej sústavy.
Tento fenomén, ktorý bol desaťročia nepovšimnutý, sa potvrdil vďaka spolupráci niekoľkých vesmírnych misií NASA a ESA. Kľúč bol v meraniach ultrafialové žiarenie a ako odhaľuje zmeny v zložení a teplote atmosféry Saturnu. Všetko nasvedčuje tomu, že malé častice z prstencov kaskádovito prúdia na planétu a menia jej atmosférickú štruktúru.
Saturn: plynový gigant s jedinečnou osobnosťou
Vďaka svojmu impozantnému prstencovému systému a objemu, ktorý z neho robí druhú najväčšiu planétu v slnečnej sústave, Saturn je skutočný vesmírny kolos. Nachádza sa asi 1.426 miliardy kilometrov od Slnka a jeho rovníkový priemer presahuje 120.000 XNUMX kilometrov. Tvorili najmä vodík a hélium, chýba pevný povrch. Existujú však špekulácie, že v jeho hĺbke by sa mohlo nachádzať pevné jadro zložené zo železa, niklu a iných ťažkých materiálov.
Jeho atmosféra, rozvírená silným vetrom, ktorý môže dosiahnuť rýchlosť až 1.800 XNUMX km/h, vykazuje viditeľné pásy béžovej, žltej a sivej farby, kde sa tvoria. masívne a nepredvídateľné búrky. Jedným z najkurióznejších pozorovaných javov je šesťuholníka na jeho severnom póle, stabilná štruktúra tvorená neustále rotujúcim prúdom vzduchu.
Saturnove prstene: zloženie, štruktúra a záhady
Sedem hlavných prstencov Saturnu, označených A, B, C, D, E, F a G, Nie sú usporiadané v abecednom poradí podľa jej vzdialenosti od planéty, ale podľa jej objavu. Tvoria ich najmä kusy ľadu, skál a prachu, niektoré s minimálnymi rozmermi a iné veľké ako hora. Tieto častice obiehajú Saturn s úžasnou presnosťou a vytvárajú vizuálnu podívanú, ktorá nemá vo vesmíre obdobu.
Podľa posledných údajov prstene nie sú večné. Odhaduje sa, že vznikli pred 10 až 100 miliónmi rokov a že by mohli zmiznúť asi o 300 miliónov rokov v dôsledku takzvaného fenoménu „prstencového dažďa“, pri ktorom materiál z prstenca padá smerom k planéte vplyvom gravitačných a elektromagnetických síl.
Nečakaný objav: prstence zahrievajú atmosféru Saturnu
Viac ako 40 rokov astronómovia a astrofyzici prehliadali podstatný detail. Zásah astronóma bol nevyhnutný Lotfi Ben-Jaffel a roky zberu údajov, aby sme to potvrdili Prstence generujú teplo v hornej atmosfére planéty. Úplne nový fenomén v slnečnej sústave.
Všetko to začalo, keď prebytok ultrafialové žiarenie ktorý sa prejavil ako spektrálna čiara horúceho vodíka. Túto anomáliu zachytili prístroje na palube ikonických misií ako napr Voyager 1 a 2, Cassini, International Ultraviolet Explorer a Hubbleov vesmírny teleskop.
Po porovnaní a kalibrácii údajov počas troch desaťročí sa zistilo, že táto UV emisia zostala konštantná, čím sa vylúčila slnečná variabilita a poukázalo sa priamo na vnútorné javy na Saturne. Najsúvislejšie vysvetlenie je také Prach a ľad z prstencov tým, že padajú do určitých zemepisných šírok, menia zloženie a teplotu atmosféry..
Ako prebiehal výskum a o ktoré misie išlo
Štúdia vedená Ben-Jaffelom vyžadovala integrácia údajov z viacerých vesmírnych misií. Každý z nich prispel dôležitou súčasťou hádanky:
- Voyager 1 a 2: Prvýkrát zaznamenali nárast ultrafialového žiarenia počas ich prechodu Saturnom v 80. rokoch.
- International Ultraviolet Explorer: Poskytuje UV pozorovania od roku 1978.
- TEL Hubbleov teleskop: Jeho zobrazovací spektrograf (STIS) bol nápomocný pri kalibrácii starých a nových údajov.
- Cassini: Najkompletnejšia misia, funkčná v rokoch 2004 až 2017, kde sa na konci svojej životnosti doslova ponorila do atmosféry planéty.
Keď sa spektrá ultrafialového svetla porovnali medzi misiami, a úplná konzistentnosť medzi údajmi. Táto konzistentnosť bola definitívnym dôkazom toho, že nadmerné žiarenie nebolo artefaktom alebo chybou merania, ale skutočným javom v Saturne.
Čo presne spôsobuje toto otepľovanie?
Analýza to naznačuje kombinácia viacerých faktorov stojí za týmto otepľovaním atmosféry:
- Vplyvy mikrometeoritov ktoré odstraňujú častice z prstencov.
- Slnečný vietor ktorý tlačí ľadový prach smerom k Saturnu.
- Ultrafialové žiarenie zo Slnka ktorý excituje prstencové častice, čím vznikajú chemické interakcie.
- Elektromagnetické sily ktoré ťahajú nabité častice smerom k planéte.
Všetky tieto častice vstupujú do atmosféry Saturnu vo forme a neustály vodopád, ovplyvňujúce hlavne atómový vodík. Táto interakcia mení zloženie a vytvára a merateľné zvýšenie teploty v konkrétnych nadmorských výškach.
Budúce aplikácie: Dokážeme odhaliť exoplanéty s prstencami?
Jedným z najzaujímavejších aspektov tohto objavu je jeho potenciálne uplatnenie v hľadať exoplanéty. Podľa Ben-Jaffela, ak dokážeme detekovať podobný prebytok ultrafialového žiarenia na iných planétach vo vzdialených hviezdnych sústavách, mohli by sme odvodiť prítomnosť prstencov ako Saturn.
Toto zistenie otvára dvere novej forme štúdia známej ako hľadajte „exoringy“, čo by mohlo byť kľúčové pre pochopenie planetárneho vývoja inde vo vesmíre a interakcie medzi planetárnymi atmosférami a okolitým materiálom.
Okrem toho to odhalili paralelné vyšetrovania misie Cassini Tieto častice môžu obsahovať organické látky, čo vyvoláva množstvo otázok o jeho pôvode a možnosti, že v štruktúre prstencov alebo na mesiacoch ako Enceladus alebo Titan môžu byť prítomné zložité materiály.
Saturn, napriek tomu, že je jednou z najviac skúmaných planét, naďalej ponúka prekvapenia kozmickej veľkosti. Vplyv jej prstencov na atmosféru nielen spochybňuje predchádzajúce modely správania planét, ale môže sa stať aj kľúčom k odhaleniu podobných systémov v iných kútoch vesmíru. To, čo sa kedysi zdalo ako jednoduchá astronomická ozdoba, sa teraz ukazuje ako zložitý fyzikálny jav plný dôsledkov pre modernú astrofyziku.
