Кажется, удалось разобраться с происхождением струйных течений на Сатурне

Дмитрий Целиков 

Турбулентные струйные течения — области, где ветры дуют быстрее, чем в других местах, — бегут на восток и на запад через весь Сатурн.

Долгие годы учёные пытаются понять механизм, который управляет этими волнистыми образованиями в атмосфере планеты, и выявить источник, из которого струи черпают энергию.

Чрезвычайно сильное струйное течение, сфотографированное 13 января 2008 года с расстояния 1,3 млн км. Снимок искусственно раскрашен. (Изображение NASA/JPL-Caltech / SSI.)

На этот раз исследователи воспользовались изображениями, собранными за несколько лет американским космическим аппаратом «Кассини», и обнаружили, что струйные течения подпитываются теплом из глубин Сатурна. Конденсация воды в результате внутреннего нагрева Сатурна приводит к разности температур в атмосфере, из-за чего возникают вихри, которые перемещают воздух туда и сюда на одной той же широте, и эти возмущения, в свою очередь, ускоряют струйные течения, как вращающиеся шестерни — конвейер.

Ранее разницу температур пытались объяснить солнечным нагревом — как на Земле.

Тони Дель Дженио из Института космических исследований НАСА им. Годдарда, возглавлявший группу, отмечает, что полученный результат стал возможным отчасти потому, что «Кассини» находится на орбите вокруг Сатурна достаточно долго, чтобы накопить внушительный объём данных, позволяющий увидеть незначительные изменения метеоусловий. «Понимание того, что движет метеорологией на Сатурне и в целом на газообразных планетах, было одной из наших основных целей с самого начала проекта», — подчёркивает Кэролин Порко, руководитель группы, отвечающей за изобразительную часть миссии «Кассини».

В отличие от Земли, с её тонкой атмосферой и твёрдо-жидкой поверхностью, Сатурн — газовый гигант, атмосфера которого чрезвычайно глубока и обладает несколькими слоями. Струйные потоки существуют не только во внешнем слое, где они видны человеческому глазу, но и ниже, где их обнаруживает камера «Кассини», снабжённая ближними инфракрасными фильтрами. Большинство двигается на восток, часть — на запад. Возникают они там, где температура значительно варьируется от одной широты к другой.

Благодаря камерам «Кассини» учёные впервые смогли рассмотреть струйные потоки на разных высотах: в верхней части тропосферы, которая сильно нагревается Солнцем, и ниже, на вершине облаков из аммиака. Именно там вода конденсируется, образуя облака и дождь.

Продолжая работу, первые результаты которой были опубликованы в 2007 году, исследователи проанализировали сотни изображений, полученных с 2005 по 2012 год. «Улучшенный алгоритм слежения позволил зарегистрировать около 120 тыс. векторов скорости ветра на 560 снимках», — хвастает Джон Барбара из Института космических исследований НАСА им. Годдарда.

Выяснив, что вихри ускоряют струйные течения на двух разных высотах, учёные обнаружили, что вихри относительно слабы на больших высотах, где атмосфера активно нагревается Солнцем, и сравнительно сильны в глубине одеяний Сатурна. Отсюда логично предположить, что дело не в звезде, а во внутреннем тепле планеты. Модель, которая лучше всех соответствует наблюдённым данным, предложила следующий механизм этого процесса: водяной пар поднимается, выделяет тепло и конденсируется. Это тепло и даёт энергию вихрям, которые, в свою очередь, управляют струйными течениями.

Правда, конденсация воды не наблюдалась непосредственно, поскольку в основном этот процесс происходит на более низких высотах, которые не видны «Кассини».

Результаты исследования опубликованы в журнале Icarus.

Подготовлено по материалам Лаборатории реактивного движения НАСА.