Ученые обнаружили огромный энергетический дисбаланс на Сатурне

Открытие ученых из Хьюстонского университета выявило огромный энергетический дисбаланс на Сатурне, проливая новый свет на планетарную науку и эволюцию и бросая вызов существующим климатическим моделям газовых гигантов Солнечной системы. Находка будет опубликована в журнале Natural Communications.

«Впервые на газовом гиганте наблюдается глобальный энергетический дисбаланс сезонного масштаба», — говорит Лиминг Ли, профессор физики в Колледже естественных наук и математики UH. «Это не только дает нам новые знания о формировании и эволюции планет, но и меняет наше представление о науке о планетах и атмосфере».

Используя данные с зонда «Кассини», Синьюэ Ванг, аспирант третьего года обучения на факультете наук о Земле и атмосфере НШМ, обнаружил значительный и ранее неизвестный сезонный энергетический дисбаланс на Сатурне.

«Каждая планета получает энергию от Солнца в виде солнечного излучения и теряет ее, испуская тепловое излучение», — говорит Ванг. «Но у Сатурна, как и у других газовых гигантов, есть еще один источник энергии в виде глубокого внутреннего тепла, влияющего на его тепловую структуру и климат».

Дисбаланс обусловлен большим эксцентриситетом орбиты Сатурна, который изменяется почти на 20% от афелия (точки орбиты, наиболее удаленной от Солнца) до перигелия (точки орбиты, наиболее близкой к Солнцу), что приводит к огромным сезонным колебаниям поглощенной солнечной энергии. . В отличие от Сатурна, Земля не испытывает значительного сезонного энергетического дисбаланса из-за своего очень маленького орбитального эксцентриситета.

«У Земли действительно есть измеримый энергетический баланс, но он в основном определяется поглощенной солнечной энергией и излученной тепловой энергией», — говорит Сюнь Цзян, профессор атмосферных наук. «Внутреннее тепло Земли ничтожно мало, а сезоны длятся всего несколько месяцев по сравнению с сезонами на Сатурне, которые длятся несколько лет».

Данные также показывают, что несбалансированный энергетический баланс Сатурна играет ключевую роль в развитии гигантских штормов, которые являются доминирующим погодным явлением в атмосферной системе планеты. Полученные данные также могут дать некоторое представление о погоде на Земле.

«Насколько нам известно, роль энергетического баланса в развитии влажных конвективных штормов на Земле до конца не изучена, поэтому мы планируем изучить и этот вопрос, чтобы понять, есть ли здесь связь», — сказал Ванг.

Миссия «Кассини» — амбициозное сотрудничество НАСА, Европейского космического агентства и Итальянского космического агентства, запущенное в 1997 году, — исследует Сатурн, его кольца и спутники уже почти 20 лет. Профессор Ли был выбран в качестве ученого-участника для наблюдения за тремя бортовыми приборами, изучающими баланс лучистой энергии Сатурна.

Ванг вместе с аспирантами Ларри Гуаном (физика), Тишаном Д. Карандана Дж. и Рональдом Олбрайтом (науки о Земле и атмосфере) проводили исследование под руководством профессоров Ли и Цзяна.

«Современные модели и теории атмосферы, климата и эволюции газовых гигантов предполагают, что глобальный энергетический бюджет сбалансирован», — говорит Ванг. «Но мы считаем, что обнаружение сезонного энергетического дисбаланса требует переоценки этих моделей и теорий».

Теперь команда Ли нацелилась на другие газовые гиганты, включая Уран, флагманская миссия по исследованию которого запланирована на следующее десятилетие.

«Наши данные показывают, что эти планеты также будут иметь значительный энергетический дисбаланс, особенно Уран, который, по нашим прогнозам, будет иметь самый сильный дисбаланс из-за эксцентриситета его орбиты и очень большого наклона», — сказал Ванг. «То, что мы сейчас исследуем, позволит выявить ограничения в текущих наблюдениях и сформулировать проверяемые гипотезы, которые будут полезны для будущей флагманской миссии».

Помимо исследователей из Университета штата Калифорния, авторами исследования являются ученые из НАСА, Университета Висконсина, Университета Мэриленда, Университета Центральной Флориды и Калифорнийского университета в Санта-Крузе, а также ученые из Франции и Испании.