Сатурн має величезний енергетичний дисбаланс, що створює на ньому гігантські бурі

Енергетичний дисбаланс спричинений формою орбіти Сатурна, ще і його кільця ускладнюють ситуацію.

Енергетичний бюджет Сатурна виявився дуже незбалансованим. Ступінь різниці між енергією, що надходить на планету, та енергією, що витрачається, здивував планетологів, хоча причина цього була відома ще з часів Кеплера. Аналіз дисбалансу показав, що він сприяє утворенню гігантських бур на планеті, і порушив питання про те, чи відбувається щось подібне на інших газових гігантах, розповідають OstanniPodii.com.

Кожна планета має енергетичний бюджет, баланс випромінювання, яке вона поглинає від Сонця, і те, яке вона випромінює назад у космос. Вони не зовсім рівні, оскільки планети також мають внутрішні джерела енергії від розпаду радіоактивних елементів. Однак, у більшості випадків, внутрішнє джерело є досить незначним.

Однак довгостроковий баланс може складатися з тимчасових дисбалансів, коли планета на деякий час нагрівається або охолоджується. Земля зараз робить це через втручання людини, але Сатурн також має несподівано великі дисбаланси під час руху по своїй орбіті.

"Це перший випадок, коли глобальний енергетичний дисбаланс сезонного масштабу спостерігається на газовому гіганті", - говорить професор Лімінг Лі з Х'юстонського університету. "Це не тільки дає нам нове розуміння формування та еволюції планет, але й змінює наше уявлення про планетарну та атмосферну науку".

Як і кожна планета, орбіта Сатурна не є ідеально круглою -- вона ще й більш витягнута, ніж у більшості подібних до нього планет, хоча й набагато округліша, ніж у більшості комет. Він неминуче поглинає більше тепла, коли знаходиться ближче до Сонця, ніж коли далі -- на відміну від Землі, він не має суміші океанів і континентів з дуже різним поглинанням тепла, що ускладнює ситуацію.

Зрештою, додаткове тепло, поглинуте на ближчій ділянці орбіти, має випромінюватися, але аналіз випромінювання, зібраного космічним апаратом "Кассіні" та наземними телескопами, показав, що це може зайняти досить багато часу. Хоча шторми на Сатурні не такі помітні, як на Юпітері, оскільки кольоровий контраст, який вони створюють, набагато менший, вони можуть бути великими й тривалими. Автори дослідження вважають, що це пов'язано з енергетичним дисбалансом. Зокрема, буря в північних середніх широтах Сатурна у 2010-2011 роках випромінювала більше тепла, ніж області навколо неї, можливо, тому, що накопичене тепло потрібно було якось вивільнити.

Це відкриття підіймає два великих питання: чому на його усвідомлення пішло так багато часу, і чи так само відбувається з іншими газовими гігантами?

На перше питання відповідають кілька факторів. "Сатурн, як і інші газові гіганти, має ще одне джерело енергії у вигляді глибокого внутрішнього тепла, яке впливає на його теплову структуру і клімат", - пояснює аспірантка Х'юстонського університету Сіньюе Ван.

"Для Сатурна вивчення променистої енергії у верхніх шарах атмосфери є більш складним через його кільця", - пишуть Ван та співавтори дослідження. Кільця відкидають великі тіні на Сатурн на певних ділянках його орбіти, що, звичайно, призводить до зменшення надходження енергії. З іншого боку, вони можуть стати на заваді нашим зусиллям виміряти енергію, яку планета випромінює з верхніх шарів своєї атмосфери.

"У сучасних моделях і теоріях атмосфери, клімату та еволюції газових гігантів вважається, що глобальний енергетичний бюджет збалансований", - каже Ванг. "Але ми вважаємо, що наше відкриття сезонного енергетичного дисбалансу вимагає переоцінки цих моделей і теорій".

Для інших газових гігантів подібного енергетичного дисбалансу не виявлено, що дивно. Зрештою, набагато менші кільцеві системи не так сильно заважають нашим спостереженням, тож якщо він є, ми б очікували його побачити.

Сатурн має найбільш витягнуту орбіту серед газових гігантів, але Уран та Юпітер не відстають від нього. Це вимірюється ексцентриситетом орбіти, який становить 0,052 для Сатурна й 0,047 та 0,049 для двох інших. Уран має ускладнювальний фактор -- він практично обертається на боці, що, на думку авторів, має збільшити дисбаланс. Нептун, з іншого боку, має виключно круглу орбіту і нормальну вісь обертання.

Дослідження опубліковано в журналі Nature Communications.