Космос

Сатурн имеет странное аккуратное, симметричное магнитное поле. Возможно, мы наконец-то узнаем, почему


Сатурн выделяется среди планет Солнечной системы, и не только благодаря своей великолепной системе колец. Его магнитное поле также необычно: в отличие от других планет с их внеосевыми полями, магнитное поле Сатурна почти идеально симметрично вокруг его оси вращения.

Это странное магнитное поле и миссия НАСА «Кассини», которая провела в нем месяцы, представляют собой редкую возможность: исследовать внутренности газового гиганта, в которые обычно так трудно заглянуть. Теперь новый анализ данных Кассини показал, что может происходить внутри Сатурна, чтобы создать эту странную магнитосферу.

Это, в свою очередь, может помочь нам понять, как Сатурн стал таким, какой он есть.

«Изучая, как формировался Сатурн и как он развивался с течением времени, мы можем многое узнать о формировании других планет, подобных Сатурну, как в нашей Солнечной системе, так и за ее пределами», — говорит физик-планетолог Сабина Стэнли из Университета Джона Хопкинса.

Магнитное поле Сатурна.

Планетарные магнитные поля (обычно) генерируются внутри планеты с помощью так называемого динамо — вращающейся, конвективной и электропроводящей жидкости, которая преобразует кинетическую энергию в магнитную, раскручивая магнитное поле в пространстве.

Поскольку магнитное поле Сатурна было хорошо охарактеризовано зондом Кассини, Стэнли и ее коллега, планетолог Чи Ян из Университета Джона Хопкинса, решили использовать его, чтобы попытаться реконструировать то, что происходит в таинственных непрозрачных недрах Сатурна.

Используя мощное компьютерное моделирование, они ввели данные Кассини, чтобы попытаться воспроизвести наблюдаемое магнитное поле.

«Одна вещь, которую мы обнаружили, заключалась в том, насколько чувствительна модель к очень специфическим вещам, таким как температура», — сказал Стэнли. «И это означает, что у нас есть действительно интересное зондирование глубин Сатурна на глубину 20 000 километров. Это своего рода рентгеновское зрение».

Внутреннее пространство Сатурна с нерастворимым гелием слоем.

Кроме того, устойчивый к конвекции слой гелиевого дождя, простирающийся до 70 процентов радиуса планеты, благоприятен для воспроизведения наблюдений Кассини.

Это не новая концепция. При температурах и давлениях внутри Сатурна газообразные водород и гелий становятся жидкими; на более низких глубинах гелий мог отделиться, образуя устойчивый слой, который стекает внутрь к ядру планеты.

Это, согласно предыдущему исследованию, опубликованному в 2015 году, объясняет, почему внутренняя часть Сатурна горячее, чем ожидалось.

На границе этого гелиевого слоя поток тепла меняется в зависимости от широты. В экваториальных широтах намного жарче, а в полярных областях на высоких широтах температура намного ниже.

Интересно, что модели команды также показали, что, несмотря на очевидную почти идеальную осесимметрию магнитного поля в наблюдениях, может быть немного неосесимметрии — менее 0,5 процента — на полюсах, в регионе, где данные «Кассини» наиболее слабые.

«Несмотря на то, что наблюдения, которые мы получаем от Сатурна, выглядят совершенно симметрично, в нашем компьютерном моделировании мы можем полностью исследовать поле», — объяснил Стэнли.

Будущие наблюдения могут помочь еще больше ограничить это поле, особенно полюса Сатурна. Но, возможно, ждать придется долго, поскольку эти регионы трудно наблюдать с Земли, а другие миссии к Сатурну в настоящее время не разрабатываются.

Исследование команды было опубликовано в журнале AGU Advances.

Back to top button