Открытие исследователей из Университета Хьюстона выявило огромный энергетический дисбаланс на Сатурне, проливая новый свет на планетарную науку и эволюцию и бросая вызов существующим климатическим моделям газовых гигантов Солнечной системы. Под «энергетическим дисбалансом» подразумевается несоответствие между количеством энергии, поступающей на планету, и энергией, которую планета излучает обратно в космос.
«Это первый случай, когда энергетический дисбаланс в сезонном масштабе наблюдается на газовом гиганте. Это не только даёт новое представление о формировании и эволюции планет, но также меняет понимание аспектов атмосфер планет», — сказал Лиминг Ли, профессор физики Колледжа естественных наук и математики Университета Хьюстона.
Используя данные миссии зонда «Кассини», Синьюэ Ван, аспирант третьего курса факультета наук о Земле и атмосфере Университета Хьюстона, обнаружил сезонный энергетический дисбаланс на Сатурне.
«Каждая планета получает энергию от Солнца в виде солнечной радиации и теряет энергию, испуская тепловое излучение. Но Сатурн, как и другие газовые гиганты, имеет ещё один источник энергии в виде внутреннего тепла, влияющего на его тепловую структуру и климат», — сказал Ван.
Источник: University of Houston
Дисбаланс обусловлен большим эксцентриситетом орбиты Сатурна, который варьируется почти на 20% от афелия (точка на орбите, наиболее удалённая от Солнца) до перигелия (точка на орбите, ближайшая к Солнцу), что приводит к огромным сезонным колебаниям поглощённой солнечной энергии. В отличие от Сатурна, Земля не испытывает значительного сезонного энергетического дисбаланса из-за небольшого эксцентриситета орбиты.
«Земля имеет измеримый энергетический баланс, но он в первую очередь определяется поглощённой солнечной энергией и излучаемой тепловой энергией. Тепло от ядра Земли незначительно, а времена года длятся всего несколько месяцев по сравнению с сезонами на Сатурне, которые длятся несколько лет», — сказал профессор атмосферных наук Сюнь Цзян.
Данные также показывают, что несбалансированный энергетический баланс Сатурна играет ключевую роль в развитии гигантских штормов, которые являются доминирующим погодным явлением в атмосферной системе планеты. Эти данные также могут дать некоторое представление о погоде на Земле.
«Насколько нам известно, роль энергетического баланса в развитии влажных штормов на Земле до конца не изучена, поэтому мы планируем изучить и это, чтобы увидеть, есть ли связь», — сказал Ван.
Миссия «Кассини», совместная работа NASA, Европейского космического агентства и Итальянского космического агентства, запущенная в 1997 году, исследовала Сатурн, его кольца и спутники в течение почти 20 лет. Профессор Ли был выбран для мониторинга работы трёх бортовых приборов, изучавших баланс лучистой энергии Сатурна.
Источник: NASA / JPL
Ван вместе с другими аспирантами Ларри Гуаном (физика), Тишаном Д. Каранданой Дж. и Рональдом Олбрайтом (науки о Земле и атмосфере) провели исследование под руководством профессоров Ли и Цзяна.
«В современных моделях и теориях атмосферы, климата и эволюции газовых гигантов предполагается, что глобальный энергетический бюджет сбалансирован. Но мы считаем, что наше открытие сезонного энергетического дисбаланса требует переоценки этих моделей и теорий», — сказал Ван.
Команда Ли нацелилась на другие газовые гиганты, включая Уран, исследовательскую миссию которого планируется провести в следующем десятилетии.
«Наши данные показывают, что на этих планетах также будет значительный энергетический дисбаланс, особенно на Уране, который, по нашим прогнозам, будет иметь самый сильный дисбаланс из-за эксцентриситета его орбиты. Дальнейшие исследования позволят выявить ограничения в текущих наблюдениях и сформулировать проверяемые гипотезы, которые принесут пользу будущей облётной миссии», — сказал Ван.