В 2004 году зонд «Кассини» измерил скорость вращения Сатурна и получил странный результат: она менялась со временем. Планета-гигант не может просто ускоряться или тормозить, так что физики зашли в тупик. Спустя годы британский профессор Том Сталлард (Tom Stallard) из Университета Нортумбрии (Northumbria University) предположил, что дело в атмосферных ветрах, но оставался открытым вопрос: откуда берутся эти ветры? Ответ на этот вопрос дал телескоп James Webb Space Telescope.
Источник: Изображение/видео NASA/ESA/CSA, Том Сталлард (Университет Нортумбрии), Мелина Тевено, Макарена Гарсия Марин (STScI/ESA).
Ученые направили телескоп на северную область полярного сияния Сатурна и держала его там целые сатурнианские сутки. Им нужно было поймать инфракрасное свечение молекулы H₃⁺ — триводородного катиона. Это соединение образуется в верхних слоях атмосферы Сатурна и выступает естественным индикатором температуры: по интенсивности его излучения можно определить нагрев воздуха.
Предыдущие измерения имели погрешность около 50 градусов Цельсия. Ученым требовалось различать температурные изменения примерно в ту же величину — то есть сигнал едва превышал уровень шума. JWST повысил точность в десять раз, позволив планетологам впервые составить детальные карты нагрева и охлаждения в области полярных сияний.
Обнаруженные закономерности совпали с компьютерными моделями, которые были разработаны более десяти лет назад. Совпадение возникало при одном условии: источник тепла должен находиться именно там, где основные полярные сияния проникают в атмосферу. Получилась замкнутая система. Полярное сияние нагревает локальный участок атмосферы. Нагрев порождает ветры. Ветры генерируют электрические токи. Токи питают полярное сияние. Такой процесс Сталлард называет планетарным тепловым насосом.
По словам ученого, такой механизм меняет представление о планетарных атмосферах в целом. Если условия внутри атмосферы способны влиять на процессы в окружающем космосе, значит, масштаб этих взаимосвязей до сих пор недооценен.
