Pomocí James Webb Space TelescopeVědci odhalili bizarní atmosférické struktury Saturnvčetně unášení „tmavých korálků“ do ionosféry a asymetrického hvězdného vzoru ve stratosféře.
Oba se mohou spojit s Saturnovou ikonickou hexagonální bouří, ale jejich skutečná povaha zůstává tajemstvím.
Webb Telescope odhaluje Saturnovy atmosférické tajemství
Nové vyšetřování saturnové horní atmosféry, provedené s vesmírným dalekohledem James Webb (Jwst), odhalil nápadně neobvyklé rysy, které nikdy předtím nebyly pozorovány na žádné planetě ve sluneční soustavě. Zjištění odhalila minulý týden profesor Tom Stallard z University of Northumbria University během společného setkání EPSC-DPS2025 v Helsinkách.
„Tato příležitost používat JWST byla poprvé, kdy jsme kdy dokázali učinit taková podrobná infračervená pozorování Saturnovy Aurory a horní atmosféry. Výsledky přišly jako úplné překvapení,“ řekl profesor Stallard.
https://www.youtube.com/watch?v=otkuqxvjcny
Toto video ukazuje, jak se struktury pozorované v Saturnově ionosféře a stratosféře vzájemně vztahují. Počínaje aurorou rychlostí 1100 km, jas se zvyšuje, aby odhalil prvky podobné tmavé korálce. Video pak zmizí do tvarů hvězd-ramene uvnitř podkladové vrstvy 600 km. Zdá se, že nejtmavší korálky v ionosféře se spojují s nejsilnějším ramenem pod ní, ale není jasné, zda je to náhodné, nebo pokud to navrhuje propojení mezi nejnižší a nejvyšší vrstvou atmosféry Saturn. Kredit: NASA/ESA/CSA/Stallard et al 2025.
Korálky, hvězdy a neočekávané vzory
„Předpokládali jsme, že jsme viděli emise v širokých pásmech na různých úrovních. Místo toho jsme viděli jemně škálované vzory korálků a hvězd, které, přestože byly odděleny obrovskými vzdálenostmi v nadmořské výšce, mohou být nějakým způsobem propojeny-a mohou být také spojeny se slavným hexagonem hlouběji v Clouds.
Objev provedl mezinárodní spolupráci 23 vědců z Velké Británie, USA a Francie, kteří pozorovali Saturn na nepřetržitý 10hodinový úsek 29. listopadu 2024, zatímco planeta se střídala pod pohledem JWST.
Vodíkové ionty a metanové molekuly pod čočkou
Tým se zaměřil na detekci infračervených emisí pozitivně nabitou molekulární formou vodíku, h3+který hraje klíčovou roli v reakcích v Saturnově atmosféře, a proto může poskytnout cenné vhled do chemických a fyzikálních procesů při práci. JWST’s blízký infračervený spektrograf umožnil týmu současně pozorovat h₃⁺ ionty z ionosféry, 1100 kilometrů nad Saturnovým nominálním povrchem a molekuly metanu v podkladové stratosféře, v nadmořské výšce 600 kilometrů.
V elektricky nabité plazma Z ionosféry tým pozoroval řadu tmavých prvků podobných korálkům zabudovaných do jasných aurorálních halos. Tyto struktury zůstaly stabilní po dobu hodin, ale zdálo se, že se pomalu unášejí po delší dobu.
https://www.youtube.com/watch?v=6yurglt-ma0
Toto video Saturnovy stratosféry ukazuje komplexní a velmi překvapivou strukturu ve tvaru hvězdy, které poprvé odhalilo bezprecedentní citlivost JWST. Čtyři tmavé pruhy se rozprostírají od polární oblasti a zdá se, že tvoří čtyři ze šesti zbraní, které jsou v dolní atmosféře v souladu se slavným hexagonem Saturn. V tomto okamžiku není známo, proč tmavé ramena teče směrem k rovníku, nebo proč chybí dvě paže, ale příčiny mohou být spojeny s komplexními strukturami kuliček pozorované mnoho stovek kilometrů nad ionosférou. Kredit: NASA/ESA/CSA/Stallard et al 2025.
Lopsided Star přes Saturnův severní pól
Přibližně 500 kilometrů nižší, v Saturnově stratosféře, tým objevil asymetrickou funkci ve tvaru hvězdy. Tato neobvyklá struktura se rozšířila ze Saturnova severního pólu směrem k rovníku. Pouze čtyři ze šesti zbraní hvězdy byly viditelné, přičemž dva záhadně chyběly a vytvořily se vzorem.
„Saturnova horní atmosféra se ukázala jako neuvěřitelně obtížné studovat s misemi a zařízeními v dalekohledu dosud kvůli extrémně slabým emisím z tohoto regionu,“ řekl profesor Stallard. „Neuvěřitelná citlivost JWST revolucionizovala naši schopnost pozorovat tyto atmosférické vrstvy a odhalila struktury, které jsou zcela na rozdíl od všeho, co jsme na jakékoli planetě viděli.“
Připojení k Saturnově hexagonové bouři
Tým mapoval přesná umístění funkcí a zjistil, že překrýval stejnou oblast Saturn na různých úrovních, přičemž se objevily paže hvězdy, které vycházejí z pozic přímo nad body hexagonu na úrovni bouře. To naznačuje, že procesy, které řídí vzory, mohou ovlivnit sloupec, který se táhne přímo v Saturnově atmosféře.
„Myslíme si, že tmavé kuličky mohou vyplynout ze složitých interakcí mezi Saturnovou magnetosférou a její rotující atmosférou a potenciálně poskytují nové vhledy do výměny energie, která řídí Saturnovu auroru. Asymetrická hvězdná vzorec naznačuje, že dříve neznámá atmosférická procesy působící v Saturnově stratosféře, která je spojena s Hexagonálním bouří, což naznačuje, že uvedla procesorská statku,“ uvedl, že uvedla procesorská stalesa, „uvedl, že uvedla procesorská statku,“ uvedl, že uvedla procesorská statku, „uvedl, že uvedla procesorská statku,“ uvedl, že uvedla procesorská statku.
https://www.youtube.com/watch?v=NQNVV_K5DFQ
Toto video Saturnovy ionosféry zdůrazňuje kontrast jasu mezi infračerveným pozorováním JWST AURORA a Dim Bead. Samotná Aurora je relativně slabá, téměř nemožná si představit ze Země a vyžaduje hodiny integračního času na pozorování pomocí pozemních dat. Aurorální rysy jsou však nejméně čtyřikrát jasnější než nejjasnější části prvků tmavých korálků, takže pro správné zobrazení skrytých prvků jsou Aurora zcela nasycená. Kredit: NASA/ESA/CSA/Stallard et al 2025.
Náhoda nebo kosmický odkaz?
„Zdá se, že nejtmavší korálky v ionosféře se vyrovnávají s nejsilnějšími hvězdami ve stratosféře, ale v tomto bodě není jasné, zda jsou skutečně propojeny nebo zda je to jen náhoda.“
Zatímco obě rysy by mohly mít významné důsledky pro pochopení atmosférické dynamiky na plynových gigantských planetách, je zapotřebí více práce k poskytnutí vysvětlení základních příčin.
Sezónní změny a naléhavost pro sledování
Tým doufá, že v budoucnu může být poskytnuta další čas na provedení následných pozorování Saturn s JWST, aby se tyto funkce dále prozkoumaly. S planetou ve své rovnodennosti, která se vyskytuje přibližně každých 15 let Země, se struktury mohou dramaticky měnit, protože Saturnova orientace na směny Slunce a severní polokoule se pohybuje na podzim.
„Protože žádná atmosférická vrstva nelze pozorovat pomocí pozemních dalekohledů, potřeba sledovacích pozorování JWST během této klíčové doby sezónní změny na Saturn tlačí,“ dodal Stallard.
Reference:
„Transformační pozorování obří planety Ionosféry JWST“ od Toma Stallarda, Henrika Melin, Luke Moore, Emma Thomas, Katie Knowles, Paola Tiranti a James O’Donoghue, 8. července 2025, Abstrakt EPSC.
Doi: 10,5194/EPSC-DPS2025-817
„JWST/NIRSPEC Detekce komplexních struktur v Saturnově sub-autorální ionosféře a stratosféře“ od Toma S. Stallarda, Luke Moore, Henrik Melin, Omakshi Agiwal, M. Nahid Chowdhury, Rosie E. Johnson, Katie L. Knowles, Emma M. Thomas. Mueller-Wodarg, Leigh Fletcher, Imke de Pater, Thierry Fouchet a Sarah V. Badman, 28. srpna 2025, Geofyzikální výzkumná písmena.
Doi: 10.1029/2025gl116491
Výzkum Saturn byl podporován granty Rady pro vědecké a technologické zařízení (STFC), programem NASA Solar System a Evropskou radou pro výzkum. Studie představuje část pokračujících revolučních pozorování JWST na planetách naší sluneční soustavy.
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
