Astronomowie szczegółowo obserwowali, jak lato ustępuje miejsca jesieni na pierścieniowej planecie Saturn.
Korzystając z obserwacji Saturna za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) przeprowadzonych w listopadzie 2022 r., zespół kierowany przez naukowców z Uniwersytetu w Leicester zaobserwował trend ochładzania gazowego olbrzyma spowodowany przez przepływy powietrza wielkości planety, które zmieniały kierunek wraz ze zmianą długich pór roku na Saturnie.
Lee Fletcher, profesor fizyki i astronomii na Uniwersytecie w Leicester, powiedział: „Nigdy wcześniej żaden statek kosmiczny nie badał Saturna późnym latem i północną jesienią, więc mamy nadzieję, że to dopiero punkt wyjścia”. – stwierdził w oświadczeniu. „Jakość nowych danych pochodzących z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba jest po prostu niesamowita – w jednym krótkim zestawie obserwacji byliśmy w stanie kontynuować dziedzictwo misji Cassini w zupełnie nowym sezonie na Saturnie, obserwując, jak wzorce pogodowe i cyrkulacja atmosferyczna reaguj na zmieniające się światło słoneczne.”
Powiązany: Astronomowie być może odkryli najbliższe Ziemi czarne dziury
Astronomowie obserwowali Saturna za pomocą instrumentu średniej podczerwieni (MIRI) należącego do JWST, co umożliwiło im obserwację atmosfery planety w zakresie fal światła podczerwonego poza zasięgiem naszych oczu. MIRI pozwoliło zespołowi zmierzyć temperaturę atmosfery Saturna, zobaczyć sygnatury obecnych w niej substancji chemicznych i zmierzyć ich liczebność, monitorując wzburzone chmury znajdujące się na szczycie atmosfery Saturna – stratosferze.
Gazowy gigant, szósta planeta od Słońca, znana ze swoich spektakularnych lodowych pierścieni, ma pory roku takie same jak na Ziemi, ponieważ podobnie jak nasza planeta jest nachylona względem Słońca. Chociaż nachylenie osi Saturna wynoszące 26,7 stopnia jest podobne do nachylenia osi naszej planety, które wynosi 23,5 stopnia, jego znacznie szersza orbita oznacza, że pory roku na gazowym olbrzymie są znacznie dłuższe niż na Ziemi.
Saturn potrzebuje 29,4 ziemskich lat, aby okrążyć Słońce, co daje sezony trwające około 7,5 ziemskich lat. Nowe obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba dają naukowcom nowy wgląd w te długie pory roku i dramatyczne zjawiska, gdy zaczynają się one zmieniać. Obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba uzupełniają dane zebrane przez należącą do NASA sondę kosmiczną Cassini-Huygens (Cassini), która monitorowała gazowego olbrzyma przez 13 lat zimą i wiosną.
Nowe obserwacje JWST zestawiono w animację pokazującą, jak zmienia się wygląd gazowego olbrzyma w zależności od długości fali światła, podobnie jak przejście lata w jesień można zobaczyć na podstawie żółknięcia liści drzew tutaj na Ziemi.
Na zdjęciach emisje termiczne bieguna północnego planety są przedstawione w kolorze jasnoniebieskim, podczas gdy żółty reprezentuje jasne, ciepłe części atmosfery Saturna. Zmiany temperatury można dostrzec poprzez fioletowe obszary, które reprezentują chłodniejsze i ciemniejsze części atmosfery planety. Słynny strefowy wygląd gazowego olbrzyma można wyraźnie zobaczyć obserwując długości fal światła w troposferze Saturna, najniższej warstwie jego atmosfery.
Animacja przedstawia także obserwacje w świetle widzialnym zebrane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a we wrześniu 2022 roku. Pojawiają się one w tle, aby kontrastować ze zdjęciami wykonanymi przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.
W danych JWST widoczny jest także cyklon polarny o szerokości 932 mil (1500 km) na biegunie północnym Saturna. Otacza go szeroki obszar ciepłych gazów, które obserwowano gromadząc się wiosną na północnej półkuli Saturna, zwany Północno-Polarnym Wirem Stratosferycznym (NPSV).
Te ciepłe wiry wirują w górnej stratosferze gazowego olbrzyma, gdzie są podgrzewane w okresie letnim na Saturnie. W 2025 roku na planecie nastąpi równonoc jesienna, czyli punkt, w którym Słońce znajdzie się bezpośrednio nad równikiem planety (Ziemia ma własną równonoc jesienną we wrześniu). Gdy zbliża się równonoc jesienna, NPSV zacznie się ochładzać i znika, gdy cała półkula północna zapadnie w jesień i ciemnieje.
Cassini obserwował te wiry w atmosferze Saturna z bliska. Jednak dane w podczerwieni z obserwacji gazowego olbrzyma za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba pokazują inny rozkład temperatur w stratosferze Saturna niż te zebrane przez sondę kosmiczną, która zderzyła się z gazowym olbrzymem w 2017 r. Dzieje się tak, ponieważ Cassini prowadził swoje obserwacje podczas północnej zimy i wiosna Dla planety.
Istniała także różnica pomiędzy obserwacjami z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba a obserwacjami Cassini, które dotyczyły dystrybucji gazu w atmosferze Saturna. Jest to wynik unoszenia się powietrza z półkuli południowej i przekraczania równika Saturna podczas jego północnej zimy i południowego lata, podczas gdy statek kosmiczny NASA prowadził obserwacje. Proces ten uległ odwróceniu podczas północnego lata i południowej zimy, gdy Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba obserwował planetę, co zaowocowało potężnym widokiem niskich gazów w węglowodorach przepływających z północy na południe od Saturna.
Saturn został wybrany na wczesny cel Układu Słonecznego dla JWST w celu przetestowania możliwości wartego 10 miliardów dolarów teleskopu, ponieważ jasna obracająca się planeta stanowi wyzwanie dla małych pól widzenia instrumentu MIRI. MIRI może jednocześnie obserwować tylko mały wycinek Saturna ze względu na jasność planety w porównaniu z niektórymi innymi obiektami docelowymi, które często znajdują się w odległości miliardów lat świetlnych.
Trudny charakter tego badania oznacza, że planowanie obserwacji Saturna trwało około 8 lat przed rokiem 2022. Fletcher stwierdził, że nawet po prawie dziesięciu latach planowania on i zespół byli zdumieni jakością danych dostarczonych przez James Webb Teleskop Kosmiczny. Z profesorem Uniwersytetu w Leicester, który określił tę pracę jako osiągnięcie zawodowe.
„JWST widzi w zakresie długości fal światła niedostępnych dla żadnego poprzedniego statku kosmicznego, tworząc fascynujący zestaw danych, który zaostrza apetyt na nadchodzące lata” – powiedział Fletcher. „Te prace nad Saturnem to dopiero pierwszy program obserwacji czterech planet-olbrzymów, a Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zapewnia możliwości wykraczające poza wszystko, co mieliśmy w przeszłości – jeśli uda nam się uzyskać wiele nowych wyników z pojedynczej obserwacji Saturna. świecie, wyobraź sobie te odkrycia.” Na co czekasz?”
Wyniki badań zespołu zostały opublikowane w czasopiśmie Journal of Geofizycznych Planet Research.
„Certyfikowany guru kulinarny. Internetowy maniak. Miłośnik bekonu. Miłośnik telewizji. Zapalony pisarz. Gracz.”
More Stories
Naukowcy odkryli dowody na wymarły gatunek człowieka pół miliona lat temu
HSN Neuron odkrywa tajemnice zachowania
Powierzchnie przemysłowe i magazynowe cieszą się największym zainteresowaniem ze strony nabywców komercyjnych