Teleskop Jamesa Webba vyriešil desaťročia starú záhadu Saturnu. Už vieme, prečo sa zdalo, že planéta mení svoju rotáciu
Saturn podľa meraní menil rýchlosť rotácie, čo nedávalo fyzikálny zmysel. Nové pozorovania z teleskopu Jamesa Webba ale ukazujú, že za tým stoja auróry, ktoré zohrievajú atmosféru a vytvárajú vetry aj elektrické prúdy.
Vesmír je plný záhad, to však bez problémov platí aj o našej planéte, ktorá nás neustále prekvapuje. Tentoraz však nebude reč o nej, ale o Saturne. Vedcov totiž dlhé roky mátala rýchlosť jeho rotácie. Tá sa mala podľa meraní meniť, čo bolo najviac viditeľné v signáloch z jeho vrchnej atmosféry. Avšak vyzerá to tak, že táto záhada sa vďaka teleskopu Jamesa Webba výrazne objasnila.
Astronómovia totiž pomocou jeho nástrojov zistili, že v hornej atmosfére Saturnu prebieha zložitá interakcia medzi teplom, elektricky nabitými časticami a atmosférickými prúdmi. Poďme však k začiatku záhady, teda približne o dve desaťročia späť. Keď v roku 2004 sonda Cassini vysielala údaje o Saturne, vedci si všimli niečo podivné. Podľa meraní sa zdalo, že planéta mení svoju rýchlosť rotácie. Signály z jej magnetosféry, teda oblasti ovládanej magnetickým poľom planéty, naznačovali, že sa Saturn točí o niečo pomalšie, ako ukazovali predchádzajúce pozorovania. Takéto zmeny však nedávali fyzikálny zmysel. Planéta s obrovskou hmotnosťou totiž nemôže len tak zrýchľovať alebo spomaľovať bez výrazného vonkajšieho vplyvu.
Táto záhada si vyžiadala viacero teórií. Hovorili napríklad o zmenách v magnetickom poli, o procesoch vo vnútri planéty či o zvláštnych interakciách medzi atmosférou a jej vnútrom. No až v roku 2021 priniesol profesor Tom Stallard z Northumbria University pravdepodobné vysvetlenie.
Vedcom sa pomocou JWST podarilo vysvetliť záhadu zdanlivej rotácie Saturnu
Vedec so svojím tímom vtedy ukázal, že nejde o skutočnú zmenu rotácie planéty. Zdanie meniacich sa „rytmov“ spôsobujú silné vetry vo vrchnej atmosfére Saturnu. Tie vytvárajú elektrické prúdy, ktoré následne ovplyvňujú signály spojené s polárnou žiarou. Inými slovami, vedci nemerali priamo rotáciu planéty, ale jav, ktorý ju len nepriamo odrážal. Nešlo teda o planétu, ktorá mení svoj pohyb, ale o dynamiku jej atmosféry.
Lenže tým sa objavila ďalšia otázka. Čo vlastne tieto silné vetry poháňa?
Neprehliadni
Tu prichádza na scénu teleskop Jamesa Webba. Ten pozoroval infračervené žiarenie molekuly s názvom trihydrogénový kation (H₃⁺), ktorý sa nachádza vo vrchných vrstvách atmosféry Saturnu. Tento ión vzniká v oblastiach, kde sa nabité častice stretávajú s plynmi planéty. H₃⁺ funguje ako prirodzený „teplomer“. Jeho žiarenie umožňuje vedcom veľmi presne určiť teplotu aj hustotu častíc.
Nové merania boli pritom výrazne presnejšie než tie staršie. Kým predchádzajúce pozorovania mali odchýlky rádovo desiatok stupňov, nové dáta umožnili sledovať detailné zmeny v teplote a štruktúre atmosféry takmer v reálnom čase.
Polárna žiara na Saturne nehrá len vizuálnu rolu, ale poháňa celý systém
Vedci tak získali chýbajúci diel skladačky. Keď porovnali nové údaje s modelmi starými viac než desať rokov, výsledky do seba presne zapadli. Ukázalo sa, že zdroj ohrevu atmosféry sa nachádza priamo v oblastiach, kde vzniká polárna žiara.
To znamená, že auróra na Saturne nie je len svetelný efekt. Aktívne zohrieva atmosféru v konkrétnych miestach. Toto lokálne zahrievanie vytvára vetry, ktoré generujú elektrické prúdy. Tie následne opäť posilňujú auróru. Vzniká tak uzavretý cyklus, ktorý vedci prirovnávajú k „planetárnej tepelnej pumpe“.
„To, čo vidíme, je v podstate systém, ktorý sa sám udržiava. Auróra zohrieva atmosféru, tá vytvára vetry, vetry generujú prúdy a tie opäť napájajú auróru,“ vysvetľuje Stallard.
Tento objav mení pohľad na fungovanie planét. Ukazuje, že atmosféra a magnetosféra nie sú oddelené systémy, ale navzájom prepojené časti jedného celku. Energia medzi nimi neustále cirkuluje a ovplyvňuje správanie celej planéty.
Vedci preto uvažujú, že podobné mechanizmy môžu fungovať aj inde v slnečnej sústave. Ak atmosféra cez vetry a prúdy ovplyvňuje magnetické pole a spätné procesy, potom môžu mať tieto javy oveľa väčší vplyv na planéty, než sme si doteraz mysleli.
