Было обнаружено, что энергетический бюджет Атурна сильно несбалансирован. Степень разницы между входящей и исходящей энергией удивила планетологов, хотя причина была известна еще со времен Кеплера. Анализ дисбаланса показал, что он способствует возникновению гигантских штормов на планете, и поднял вопрос о том, происходит ли что-то подобное на других газовых гигантах. Исследование находится в открытом доступе на сайте Nature Communications.
У каждой планеты есть энергетический баланс, баланс радиации, которую она поглощает от Солнца, и того, что она излучает обратно в космос. Они не совсем равны, поскольку планеты также имеют внутренние источники энергии от распада радиоактивных элементов. Однако в большинстве случаев внутренний источник весьма незначителен.
Однако долгосрочный баланс может состоять из временных дисбалансов, когда планета на какое-то время нагревается или остывает. Земля делает это сейчас благодаря вмешательству человека, но также было обнаружено, что Сатурн имеет неожиданно большие дисбалансы на своей орбите.
«Это первый случай, когда на газовом гиганте наблюдается глобальный энергетический дисбаланс в сезонном масштабе», — заявил в своем заявлении профессор Лиминг Ли из Университета Хьюстона . «Это не только дает нам новое представление о формировании и эволюции планет, но также меняет наше представление о планетарной и атмосферной науке».
Как и у любой другой планеты, орбита Сатурна не является идеально круглой и более вытянутой, чем у большинства его аналогов, хотя и гораздо более округлой, чем у большинства комет. Неизбежно, что она поглощает больше тепла, когда находится ближе к Солнцу, чем когда она находится дальше – в отличие от Земли, на ней нет смеси океанов и континентов с очень разным поглощением тепла, что усложняло бы ситуацию.
В конце концов, лишнее тепло, поглощенное на ближней части орбиты, должно быть излучено, но анализ излучения, собранного Кассини и наземными телескопами, показал, что это может занять довольно много времени. Хотя на Сатурне штормы не так заметны, как на Юпитере, поскольку создаваемый ими цветовой контраст гораздо меньше, они могут быть масштабными и продолжительными . Авторы исследования считают, что это связано с энергетическим дисбалансом. Например, шторм в северных средних широтах Сатурна в 2010-2011 годах излучал больше тепла, чем районы вокруг него, возможно, потому, что накопленное тепло нужно было каким-то образом высвободить.
Это открытие поднимает два больших вопроса: почему потребовалось так много времени, чтобы осознать это, и верно ли то же самое в отношении других газовых гигантов?
Несколько факторов отвечают на первый вопрос. «Сатурн, как и другие газовые гиганты, имеет еще один источник энергии в виде глубокого внутреннего тепла, влияющего на его тепловую структуру и климат», — объяснил аспирант Хьюстонского университета Синьюэ Ван. Знать это легко, но измерить это может быть сложнее.
«Для Сатурна исследование лучистой энергии в верхней части атмосферы сложнее из-за его колец», — пишут Ван и соавторы. Кольца отбрасывают большие тени на Сатурн на определенных участках его орбиты, что, конечно, приводит к меньше поступающей энергии, с другой стороны, они могут помешать нашим усилиям по измерению энергии, которую планета излучает из верхних слоев своей атмосферы.
«В современных моделях и теориях атмосферы, климата и эволюции газовых гигантов предполагается, что глобальный энергетический бюджет сбалансирован», — сказал Ван. «Но мы считаем, что наше открытие этого сезонного энергетического дисбаланса требует переоценки этих моделей и теорий».
У других газовых гигантов подобного энергетического дисбаланса не обнаружено, что странно. В конце концов, гораздо меньшие по размеру системы колец не так сильно мешают нашим наблюдениям, поэтому, если они там есть, мы ожидаем, что их увидим.
У Сатурна самая вытянутая орбита среди газовых гигантов, но Уран и Юпитер не отстают. Эти вещи измеряются эксцентриситетом орбиты, который составляет 0,052 для Сатурна и 0,047 и 0,049 для двух других. У Урана есть усложняющий фактор: он практически вращается на боку , что, по мнению авторов, должно увеличить дисбаланс. Нептун же имеет исключительно круглую орбиту и нормальную ось вращения.
