Кольца Сатурна нагревают его атмосферу
Астроном Лотфи Бен-Джаффель выяснил, что обширная кольцевая система Сатурна нагревает верхние слои атмосферы планеты-гиганта. Явным доказательством является избыток ультрафиолетового излучения, наблюдаемый в виде спектральной линии горячего водорода в атмосфере Сатурна. Всплеск радиации означает, что что-то загрязняет и нагревает верхние слои атмосферы извне.
Наиболее вероятным объяснением является то, что частицы ледяного кольца, падающие дождем на атмосферу Сатурна, вызывают это нагревание. Это может быть связано с воздействием микрометеоритов, бомбардировкой частицами солнечного ветра, солнечным ультрафиолетовым излучением или электромагнитными силами, поднимающими электрически заряженную пыль. Все это происходит под воздействием гравитационного поля Сатурна, притягивающего частицы к планете. Когда зонд НАСА «Кассини» погрузился в атмосферу Сатурна в конце своей миссии в 2017 году, он измерил состав атмосферы и подтвердил, что многие частицы падают внутрь из колец.
«Хотя медленный распад колец хорошо известен, его влияние на атомарный водород планеты является неожиданностью. Благодаря зонду «Кассини» мы уже знали о влиянии колец. Однако мы ничего не знали о содержании атомарного водорода», — сказал Лотфи Бен-Джаффель из Института астрофизики в Париже и Лунно-планетарной лаборатории Аризонского университета, автор статьи, опубликованной 30 марта в журнале Planetary Science.
«Все происходит за счет кольцевых частиц, каскадом попадающих в атмосферу на определенных широтах. Они модифицируют верхние слои атмосферы, изменяя ее состав», — сказал Бен-Джаффель. – «И тогда у вас также есть процессы столкновения с атмосферными газами, которые, вероятно, нагревают атмосферу на определенной высоте».
Вывод Бен-Джаффела потребовал объединения архивных наблюдений за ультрафиолетовым излучением четырех космических миссий, изучавших Сатурн. Исследование включает наблюдения с двух зондов НАСА «Вояджер», которые пролетали мимо Сатурна в 1980-х годах и измеряли избыток ультрафиолетового излучения. Миссия «Кассини», которая прибыла на Сатурн в 2004 году, также собрала данные об атмосфере. Дополнительные данные поступили от «Хаббла» и «Ультрафиолетового исследователя», который был запущен в 1978 году.
Ключом к сборке мозаики стало решение Бен-Джаффела использовать измерения, полученные с помощью спектрографа STIS космического телескопа «Хаббл». Его точные наблюдения были использованы для калибровки архивных ультрафиолетовых данных космических миссий, которые наблюдали Сатурн. Сведя все разнообразные данные воедино и откалибровав их, Бен-Джаффел обнаружил, что нет никакой разницы в уровне ультрафиолетового излучения. Это указывает на постоянный «ледяной дождь» из колец Сатурна как на лучшее объяснение.
