Шестиугольник Сатурна: атмосферная аномалия с гигантским вихрем в центре

Перед вами необработанный снимок мощного вихря на северном полюсе Сатурна, находящегося в центре загадочного шестиугольника — одной из самых необычных атмосферных структур в Солнечной системе. Кадр был получен космическим аппаратом NASA "Кассини" 27 ноября 2012 года.

Гигантский шестиугольник Сатурна — это атмосферный феномен, не встречающийся больше нигде в Солнечной системе. В поперечнике он достигает примерно 25 000 километров, а длина каждой стороны составляет 13 800 километров. Для сравнения: средний диаметр Земли — 12 742 километра.

Вихрь, который не исчезает

Впервые шестиугольник вместе с его центральным вихрем был замечен зондами NASA "Вояджер-1" и "Вояджер-2" еще в 1980-х годах. Спустя четверть века, в 2006 году, аппарат "Кассини" вновь обнаружил его на том же месте.

Продолжительные наблюдения "Кассини" показали, что шестиугольник вращается против часовой стрелки со скоростью 530 км/ч, совершая полный оборот за 10 часов 40 минут. При такой скорости его правильная геометрическая форма выглядит еще более загадочно. Обычно вихри имеют округлую форму — как вихрь на южном полюсе Сатурна или Большое красное пятно на Юпитере.

Инфракрасные наблюдения показали, что в пределах шестиугольника есть участки с менее плотной облачностью, позволяющие увидеть более глубокие слои атмосферы Сатурна — как минимум примерно на 75 километров ниже облаков, видимых в обычном свете. При этом сама структура не ограничивается верхней облачной зоной: было установлено, что она простирается и выше, поднимаясь более чем на 300 километров над основными облачными слоями.

Кроме того, над этой областью были выявлены последовательные слои дымки, состоящие из частиц сконденсированных углеводородов, возникающих в результате фотохимических реакций.

Вихрь в центре шестиугольника — самое теплое место на всей планете. Если в других районах Сатурна температура держится не выше −185 °C, то в этой области атмосфера "разогрета" до −122 °C.

Кстати, в центре вихря можно увидеть характерный "глазок" — как у земных тропических циклонов.

Однако эта буря в два раза сильнее самого мощного урагана, когда-либо зафиксированного на Земле.

Почему шестиугольник?

У ученых пока нет окончательного объяснения этого феномена. Однако ведущая гипотеза предполагает, что шестиугольник образуется из-за взаимодействия струйных течений в атмосфере планеты.

В пользу этой версии говорит эксперимент команды исследователей из Оксфордского университета. Ученые использовали цилиндрическую емкость с водой, имитировавшую атмосферу Сатурна, установленную на медленно вращающейся платформе. Внутри системы находились кольца разного диаметра, которые также вращались, но быстрее самой емкости. Изменяя скорость вращения этих колец, которым была отведена роль многослойной структуры атмосферы, исследователи добились формирования вихрей на "полюсах", отклонявшихся от округлой формы. При определенных условиях они приобретали форму треугольника, квадрата, овала и, наконец, шестиугольника.

Уникальная асимметрия

Интересно, что на южном полюсе Сатурна также зафиксирован мощный вихрь, но без шестиугольной структуры. Там ураган имеет обычную круглую форму с четким "глазком" в центре. Почему северный и южный полюса ведут себя настолько по-разному, — еще одна загадка газового гиганта.

Шестиугольник Сатурна также меняет цвет в зависимости от времен года и солнечной активности. Снимки "Кассини" показали, что в разные периоды вихрь может быть серым, золотистым или даже приобретать голубоватую окраску.

Шестиугольник на северном полюсе Сатурна — одна из самых загадочных атмосферных структур Солнечной системы. Это образование показывает, насколько сложны и непредсказуемы могут быть процессы на газовых гигантах.

Бурная атмосфера газового Сатурна на кадрах космического аппарата Cassini

Солнце за Сатурном

15 сентября 2006 года, когда Солнце находилось ровно за Сатурном, космический аппарат Cassini осуществлял съёмку.

В кадр также попала Земля, которая видна между кольцом G и главными яркими кольцами в нижней части изображения

ESA "Гюйгенс": посадка на Титан

14 января 2005 года произошло одно из самых впечатляющих событий в истории исследования Солнечной системы: спускаемый модуль ESA "Гюйгенс" совершил посадку на Титане — крупнейшем спутнике Сатурна и единственном, кроме Земли, мире с плотной атмосферой и жидкостью на поверхности.

Поверхность Титана

Данное составное изображение поверхности Титана было "сшито" из снимков, переданных спускаемым аппаратом Европейского космического агентства (ESA) "Гюйгенс", который 14 января 2005 года совершил мягкую посадку на поверхность этого крупнейшего спутника Сатурна.

Кадры, полученные с высоты от 17 до 8 километров, показывают мир, который с расстояния пугающе похож на земной, но совершенно чуждый нам по химии и условиям.

На снимке видны темные русла, напоминающие земные реки, которые были "прорезаны" жидкими углеводородами (преимущественно метаном и этаном). При температурах около -180 °C метан и этан играют здесь роль воды: испаряются, конденсируются в облака, а после возвращаются на поверхность с дождями.

"Гюйгенс" — единственный аппарат, совершивший посадку во внешней Солнечной системе. Данные, переданные на Землю, подтвердили предсказания ученых: поверхность Титана покрыта органическим "песком" и водяным льдом, твердым как камень, а атмосфера насыщена сложными углеводородами.

Сатурн со спутниками от телескопа James Webb

Изображение раскрывает сложную структуру атмосферы гиганта: широкие облачные полосы, температурные различия, ветровые потоки и высокие слои дымки.

В инфракрасном диапазоне кольца Сатурна выглядят особенно яркими благодаря высокому содержанию отражающего водяного льда. Эти частицы эффективно рассеивают солнечный свет, создавая эффект «неонового свечения».

Изображение также раскрывает сложную структуру атмосферы гиганта: широкие облачные полосы, температурные различия, ветровые потоки и высокие слои дымки. Благодаря высокой чувствительности телескопа ученые могут изучать разные уровни атмосферы и анализировать взаимодействие газов, облаков и аэрозолей на различных высотах.

На снимке заметны и спутники Сатурна. Среди них — Янус, Диона и Энцелад.

Снимок, доказавший существование озер и морей на Титане

Перед вами — не Луна, закрывшая наше светило во время полного затмения. Этот слабый золотистый блик — отражение солнечного света от поверхности озера у северного полюса Титана, крупнейшего спутника Сатурна со средним диаметром 5 149,5 километра.

Снимок был получен космическим аппаратом NASA "Кассини" в 2009 году и стал одним из первых прямых визуальных подтверждений существования стабильных резервуаров жидкости на поверхности Титана.

Но это не вода.

Титан — единственное место в Солнечной системе, кроме Земли, где есть реки, озера и моря. Только состоят они не из воды, а из жидких углеводородов — прежде всего метана и этана. Средняя температура на поверхности спутника составляет около -180 °C, и в таких условиях вода превращается в лед, по прочности почти не уступающий горной породе, тогда как метан и этан ведут себя как привычные нам жидкости.

Важный блик

До запуска миссии "Кассини" ученые лишь предполагали, что на Титане могут существовать жидкие моря. Однако очень плотная атмосфера, примерно на 50% плотнее земной, полностью скрывает поверхность в видимом диапазоне и не позволяет увидеть, что происходит "внизу".

Первые серьезные основания для таких предположений появились уже в ходе миссии: радарная съемка "Кассини", проводившаяся с 2004 по 2008 год, выявила на поверхности Титана темные и очень гладкие области, похожие на водоемы. Но этих данных было недостаточно.

И вот в 2009 году, пролетая рядом с Титаном, "Кассини" зафиксировал завораживающий блик солнечного света. Такой эффект указывал на наличие очень гладкой поверхности, способной отзеркалить свет. В сочетании с радарными данными этот кадр стал фактическим подтверждением того, что на Титане существуют озера и моря.

Чужой, но знакомый мир

Титан во многом напоминает Землю. У него есть плотная атмосфера и облака, дожди, реки и каналы, озера и моря.

Фактически на Титане существует полноценный метановый цикл — аналог земного круговорота воды. Жидкость испаряется, образует облака, выпадает в виде осадков и снова скапливается в низинах. И все это — на расстоянии около 1,4 миллиарда километров от нас.

Но при этом Титан остается абсолютно чужим миром. Вместо воды там жидкие углеводороды, вместо привычной нам азотно-кислородной атмосферы — азотно-метановая, а вместо знакомой земной химии — экзотическая органика.

И несмотря на это, Титан считается одним из главных кандидатов на поиск необычных форм внеземной жизни. Если жизнь там и существует, то, скорее всего, она будет основана на иной химии и не будет похожа ни на что земное.

Кроме того, Титан дает ученым уникальную возможность понять, как могла выглядеть ранняя Земля до появления кислорода и современной биосферы.

И ученые непременно воспользуются этой возможностью: запуск миссии NASA Dragonfly к Титану намечен на июль 2028 года, а прибытие аппарата ожидается в конце 2034 года. Dragonfly — восьмироторный дрон, который будет перелетать с места на место, вести съемку, собирать данные и во время посадок анализировать состав поверхности и окружающей среды. Он станет нашим проводником в этот далекий и необычный мир.

Облачное образование в северном полушарии Сатурна

впервые замеченное в конце 2010 года, изначально было больше нашей родной планеты, а после полностью опоясало газового гиганта. За штормом следили не только с Земли, но и с помощью аппарата «Кассини». На снимке, сделанном в январе 2011 года, тёмно-оранжевые цвета обозначают облака глубоко в атмосфере, в то время как светлые – облака выше. После более чем шести месяцев, этот знаковый шторм обогнул всю планету, а затем попытался поглотить свой собственный хвост, что, как ни странно, привело к его затуханию.

Гейзеры Энцелада — дыхание подледного океана

На этом завораживающем снимке видны струи водяного пара и ледяных частиц, вырывающиеся из южного полюса сатурнианского 504-километрового спутника Энцелада.

Источником выбросов является система разломов, известная как "тигровые полосы". Через эти трещины в ледяной коре выбрасываются струи водяного пара, льда и органических соединений. Потоки образуют огромные шлейфы, вздымающиеся на сотни километров над поверхностью спутника.

Именно благодаря этим выбросам ученые получили уникальную возможность исследовать "внутренности" Энцелада без бурения. Пролетая сквозь шлейфы, инструменты космического аппарата NASA "Кассини" обнаружили воду, соли, органические соединения, молекулярный водород и другие вещества, указывающие на сложную химию подледного океана и возможную гидротермальную активность на его дне.

Сегодня Энцелад считается одним из самых перспективных мест для поиска внеземной жизни в Солнечной системе. Неудивительно, что ESA и Китайское национальное космическое управление (CNSA) независимо друг от друга прорабатывают концепции будущих миссий с посадкой на поверхность этого загадочного спутника окольцованного гиганта.

Фотография была получена "Кассини" 27 ноября 2005 года с расстояния около 144 000 километров.

Снимок Сатурна, сделанный при пролёте зонда Кассини

через плоскость орбиты его экватора и колец

Кольца видны в виде тонкой голубой полосы, а две «бусинки» на ней - это луны планеты, Диона и Энцелад. Присутствие колец выдают заметные тени на дневной стороне Сатурна, а также яркие области на его ночной стороне, освещённые отражённым от колец светом.