Учёные обнаружили глобальный энергетический дисбаланс на Сатурне. Такие сезонные колебания энергии бросают вызов устоявшимся климатическим моделям

Открытие исследователей из Университета Хьюстона выявило огромный энергетический дисбаланс на Сатурне, проливая новый свет на планетарную науку и эволюцию и бросая вызов существующим климатическим моделям газовых гигантов Солнечной системы. Под «энергетическим дисбалансом» подразумевается несоответствие между количеством энергии, поступающей на планету, и энергией, которую планета излучает обратно в космос.

«Это первый случай, когда энергетический дисбаланс в сезонном масштабе наблюдается на газовом гиганте. Это не только даёт новое представление о формировании и эволюции планет, но также меняет понимание аспектов атмосфер планет», — сказал Лиминг Ли, профессор физики Колледжа естественных наук и математики Университета Хьюстона.

Используя данные миссии зонда «Кассини», Синьюэ Ван, аспирант третьего курса факультета наук о Земле и атмосфере Университета Хьюстона, обнаружил сезонный энергетический дисбаланс на Сатурне.

«Каждая планета получает энергию от Солнца в виде солнечной радиации и теряет энергию, испуская тепловое излучение. Но Сатурн, как и другие газовые гиганты, имеет ещё один источник энергии в виде внутреннего тепла, влияющего на его тепловую структуру и климат», — сказал Ван.

Дисбаланс обусловлен большим эксцентриситетом орбиты Сатурна, который варьируется почти на 20% от афелия (точка на орбите, наиболее удалённая от Солнца) до перигелия (точка на орбите, ближайшая к Солнцу), что приводит к огромным сезонным колебаниям поглощённой солнечной энергии. В отличие от Сатурна, Земля не испытывает значительного сезонного энергетического дисбаланса из-за небольшого эксцентриситета орбиты.

«Земля имеет измеримый энергетический баланс, но он в первую очередь определяется поглощённой солнечной энергией и излучаемой тепловой энергией. Тепло от ядра Земли незначительно, а времена года длятся всего несколько месяцев по сравнению с сезонами на Сатурне, которые длятся несколько лет», — сказал профессор атмосферных наук Сюнь Цзян.

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

«Насколько нам известно, роль энергетического баланса в развитии влажных штормов на Земле до конца не изучена, поэтому мы планируем изучить и это, чтобы увидеть, есть ли связь», — сказал Ван.

Миссия «Кассини», совместная работа NASA, Европейского космического агентства и Итальянского космического агентства, запущенная в 1997 году, исследовала Сатурн, его кольца и спутники в течение почти 20 лет. Профессор Ли был выбран для мониторинга работы трёх бортовых приборов, изучавших баланс лучистой энергии Сатурна.

Ван вместе с другими аспирантами Ларри Гуаном (физика), Тишаном Д. Каранданой Дж. и Рональдом Олбрайтом (науки о Земле и атмосфере) провели исследование под руководством профессоров Ли и Цзяна.

«В современных моделях и теориях атмосферы, климата и эволюции газовых гигантов предполагается, что глобальный энергетический бюджет сбалансирован. Но мы считаем, что наше открытие сезонного энергетического дисбаланса требует переоценки этих моделей и теорий», — сказал Ван.

Команда Ли нацелилась на другие газовые гиганты, включая Уран, исследовательскую миссию которого планируется провести в следующем десятилетии.

«Наши данные показывают, что на этих планетах также будет значительный энергетический дисбаланс, особенно на Уране, который, по нашим прогнозам, будет иметь самый сильный дисбаланс из-за эксцентриситета его орбиты. Дальнейшие исследования позволят выявить ограничения в текущих наблюдениях и сформулировать проверяемые гипотезы, которые принесут пользу будущей облётной миссии», — сказал Ван.