2023 Autor: Brooke Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-05-20 23:53
Lidstvo zná Saturn od pravěku, ale záhad o tomto prstencovém světě stále přetékají – od nových záhad týkajících se matoucího šestiúhelníku mraků na planetě až po věčné hádanky týkající se jeho slavných prstenců.
Obří šestiúhelník
Poslední záhadou je obří šestiúhelník kroužící kolem severního pólu Saturnu. Vědci ji zahlédli před desítkami let z mise Voyager, ale její existenci potvrdili pomocí sondy Cassini.
Nic podobného šestiúhelníku nebylo nikdy viděno na žádné jiné planetě, přičemž každá z jeho stran má napříč téměř 7 500 mil (12 500 kilometrů) a je dostatečně velká, aby se do ní vešly téměř čtyři Země. Tepelné snímky ukazují, že zasahuje zhruba 60 mil (100 kilometrů) dolů do atmosféry planety. "Je to velmi bizarní objekt," řekl Kevin Baines, odborník na atmosféru a člen týmu Cassiniho vizuálního a infračerveného mapovacího spektrometru v laboratoři Jet Propulsion Laboratory NASA v Pasadeně v Kalifornii.
Ačkoli voda vířící uvnitř kbelíku může generovat víry s geometrickými otvory, „není tu žádné vědro,“řekl Baines. "Nevrháš tekutinu na nějakou zeď."
Vědci se dohadovali o několika dalších myšlenkách týkajících se původu šestiúhelníku. Možná, že obří rotující válec plynu táhnoucí se tisíce kilometrů do Saturnu leží ve středu šestiúhelníku a zakalené stěny šestiúhelníku vznikly interakcí s pomaleji rotujícím plynem na okrajích válce, který se netočil tak rychle, řekl Baines. Nebo možná šestiúhelník vzniká složitou interakcí mezi vlnami vlnícími se atmosférou a plynem, který ji víří.
"Doufáme, že se o šestiúhelníku dozvíme více, až se roční období na Saturnu změní a Slunce začne svítit na šestiúhelník asi za 18 měsíců," řekl Baines. Kamery Cassini s orlími očima by měly ukazovat detaily šestiúhelníku 80krát ostřeji než ty, které jsou v současnosti dostupné prostřednictvím termokamer kosmické lodi.
Pán prstenů
V prstencích Saturnu je mnoho zvláštních rysů. Patří mezi ně stovky „záznamových drážek“nebo úzkých kolísání prstence B, nejmasivnějšího prstence. Patří mezi ně také „náhorní plošiny“v prstenci C, nejvnitřnější hlavní prstencový prstenec, tmavé, ostrohranné útvary silnější než jinde v prstenci. "Nikdo nemá ponětí, co je způsobuje," řekl o těchto rýhách a plošinách Jeffrey Cuzzi, planetární vědec z NASA Ames Research Center v Kalifornii.
Záhadný je nejen původ těchto prvků, ale také samotných prstenů.
Někteří výzkumníci tvrdí, že prstence jsou pozůstatky z formace Saturnu, díky čemuž jsou zhruba stejně staré jako samotná sluneční soustava, tedy asi 4,5 miliardy let. Jiní říkají, že kdyby byli tak staří, měli by být znečištěni špinavým ledem z komet, o kterých se předpokládá, že často prší na plynné obry, jak ilustrovala kometa Shoemaker-Levy, když v roce 1994 narazila na Jupiter.
Skutečnost, že prstence se zdají být vyrobeny z relativně čistého a ne špinavého ledu, naznačuje, že mohou být staré jen několik set milionů let, nebo "ne novější než věk ryb na Zemi," řekl Cuzzi. V tomto nápadu jsou vyrobeny z trosek možná z měsíce, který se roztrhl na kusy.
Budoucí pozorování ze sondy Cassini by mohla skutečně pomoci pochopit, z čeho jsou prstence vyrobeny, které by pak vědci mohli porovnat se složením komet nebo měsíců Saturnu, aby našli lepší shodu, řekl Cuzzi.
Více znalostí o původu prstenců a jejich vlastnostech by mohlo vědcům pomoci lépe pochopit dynamiku jiných druhů astrofyzikálních disků, „jako je ten, který vytvořil planety v naší sluneční soustavě,“řekl Matthew Hedman, výzkumný pracovník v Cornell University.
Denní doba
Samotná délka dne na Saturnu – tedy rychlost, jakou se otáčí většina planety – také zůstává záhadou. Hustá, zatažená atmosféra planety znemožňuje jednoduše nahlédnout stovky mil dolů, abyste viděli, jak rychle se Saturn skutečně otáčí.
Při měření rychlosti rotace Jupiteru astronomům pomohla skutečnost, že stejně jako Země nejsou magnetické póly Jupiteru zarovnány s osou, na které se otáčí. To znamená, že když se Jupiter otáčí, jeho magnetické póly se pohybují s ním, a tak astronomové mohou určit, jak rychle se Jupiter otáčí pohledem na jeho magnetické pole.
Magnetické póly Saturnu jsou však téměř dokonale zarovnány s osou, na které se otáčí. To vedlo k matoucím výsledkům, jako je nepravděpodobné prodloužení Saturnova dne asi o šest minut za posledních 26 let. Jedním z možných vysvětlení bylo, že obláčky vody z gejzírů saturnského měsíce Enceladus mohly doslova zahalit magnetické pole Saturnu ionizovanými částicemi, které změnily způsob, jakým vidíme magnetické pole Saturnu, řekl Baines.
Molekuly vody se ionizují nabitými částicemi, s nimiž se setkávají v magnetickém poli Saturnu, a pak se na čas uvězní v poli, trochu je váží a tahají dolů, takže se pole ve skutečnosti točí pomaleji. Vědci doufají, že porovnáním aktivity gejzíru Enceladu s rotací Saturnova magnetického pole v průběhu příštích několika let – možná naleznou časové rozpětí, kdy dojde k útlumu erupcí tohoto měsíce – by mohli být schopni konečně určit skutečnou rychlost rotace Saturnu.
Energetická krize
Saturn a další obří planety sluneční soustavy také čelí tomu, co výzkumníci nazývají "energetická krize" - jejich horní atmosféry jsou mnohem teplejší, než lze vysvětlit absorbovaným slunečním světlem. Vědci měli podezření, že mechanismus, který způsobuje polární záři nebo polární záře na Zemi, by mohl vysvětlit toto teplo. Na Zemi se superžhavé částice ze slunečního větru srážejí s atomy vzrušujícími magnetické pole planety v atmosféře, které vrhají světlo a vytvářejí tak polární záře.
Atmosférický fyzik Alan Aylward z University College London spolu s fyzikem Chrisem Smithem a jejich kolegy však zjistili, že polární záře mohou skutečně ochlazovat horní atmosféry plynných obrů tím, že tlačí vzduch blíže k rovníku dolů do nižších, chladnějších hloubek.
Extra teplo, které astronomové vidí, by se dalo vysvětlit energií z gravitačních vln, atmosférických oscilací nahoru a dolů způsobených přetahováním lanem mezi gravitací planety a vztlakem atmosférického plynu. (Tyto gravitační vlny se liší od gravitačních vln nebo fluktuací samotného časoprostoru.) Nebo by elektrická pole Saturnu mohla být ještě složitější, než se předpokládalo.
"Nerozumíme ani podrobnostem o elektrických polích na Zemi a ta na Jupiteru a Saturnu jsou o dost dál a mají různé složení," řekl Aylward.