Телескопы «Джеймс Уэбб» и «Хаббл» объединили усилия, чтобы представить самый полный взгляд на Сатурн
Космические обсерватории NASA «Джеймс Уэбб» и «Хаббл» объединили усилия, чтобы получить новые снимки Сатурна, демонстрирующие планету в поразительно разных ракурсах. Наблюдая за газовым гигантом в дополняющих друг друга диапазонах длин волн, два космических телескопа предоставляют ученым более богатое и многослойное понимание атмосферы планеты.
Оба телескопа улавливают солнечный свет, отраженный от полосатых облаков и дымки Сатурна, но если «Хаббл» показывает тонкие цветовые вариации на поверхности планеты, то инфракрасный взгляд «Уэбба» позволяет видеть облака и химические вещества на разной глубине в атмосфере — от глубоких облачных слоев до разреженной верхней атмосферы. Наблюдая в тандеме, ученые могут эффективно «сканировать» атмосферу Сатурна на нескольких высотах, подобно снятию слоев луковицы. Каждый телескоп раскрывает свою часть истории Сатурна, а совместные наблюдения помогают исследователям понять, как атмосфера планеты функционирует как единая трехмерная система. Оба аппарата дополняют предыдущие наблюдения, выполненные орбитальным аппаратом NASA «Кассини» за время его изучения системы Сатурна с 1997 по 2017 год.
Изображение «Хаббла», полученное в августе 2024 года в рамках программы мониторинга OPAL (Наследие атмосфер внешних планет), которая длится уже более десятилетия, демонстрирует мягкую полосатую атмосферу планеты и ее культовые кольца. Снимок «Уэбба» был сделан несколькими месяцами позже, в ноябре 2024 года, в рамках программы директорского времени. На новых снимках особенно ярко выделяются особенности бурной атмосферы Сатурна.
На инфракрасном изображении «Уэбба» через средние северные широты извивается долгоживущее струйное течение, известное как «ленточная волна», на которое влияют иначе не обнаруживаемые атмосферные волны. Чуть ниже этого течения видно небольшое пятно, представляющее собой остаточное явление от «Великой весенней бури» 2010–2012 годов. На снимке «Уэбба» также заметны несколько других штормов, усеивающих южное полушарие Сатурна. Все эти особенности формируются под воздействием мощных ветров и волн, скрытых под видимым облачным покровом, что делает Сатурн естественной лабораторией для изучения гидродинамики в экстремальных условиях.
На обоих снимках также слабо различимы несколько углов знаменитого шестиугольного струйного течения на северном полюсе Сатурна, открытого космическим аппаратом NASA «Вояджер» в 1981 году. Это явление остается одной из самых интригующих погодных моделей в Солнечной системе. Его устойчивость на протяжении десятилетий подчеркивает стабильность определенных крупномасштабных атмосферных процессов на планетах-гигантах. Вероятно, это последние детальные изображения знаменитого шестиугольника, которые мы увидим до 2040-х годов, так как северный полюс планеты вступает в зиму и погрузится во тьму на 15 лет.
В инфракрасных наблюдениях «Уэбба» полюса Сатурна выглядят отчетливо серо-зелеными, что указывает на излучение света на длинах волн около 4,3 микрона. Эта отличительная особенность может быть связана со слоем аэрозолей в верхних слоях атмосферы Сатурна, которые по-разному рассеивают свет на этих широтах. Другое возможное объяснение — полярная активность, так как заряженные молекулы, взаимодействуя с магнитным полем планеты, могут создавать светящиеся эмиссии вблизи полюсов. «Хаббл» и «Уэбб» уже изучали полярные сияния Сатурна, пролили свет на впечатляющие полярные сияния Юпитера, а также подтвердили наличие полярных сияний Урана и впервые обнаружили их у Нептуна.
На инфракрасном изображении «Уэбба» кольца Сатурна выглядят чрезвычайно яркими, поскольку они состоят из высокоотражающего водяного льда. На обоих снимках мы видим освещенную Солнцем сторону колец, хотя на изображении «Хаббла» она видна чуть меньше, из-за чего на планете заметны тени, отбрасываемые кольцами. Также присутствуют тонкие детали колец, такие как спицы и структура в кольце B (плотной центральной области колец), которые выглядят по-разному на снимках двух обсерваторий. Кольцо F, самое внешнее кольцо, на снимке «Уэбба» выглядит тонким и четким, в то время как на снимке «Хаббла» оно едва светится.
Орбита Сатурна вокруг Солнца в сочетании с положением Земли на ее годичной орбите определяет изменяющийся угол обзора диска и колец Сатурна. Эти наблюдения 2024 года, сделанные с интервалом в 14 недель, показывают планету в переходный период от лета в северном полушарии к равноденствию 2025 года. По мере того как Сатурн переходит в южную весну, а затем и в южное лето в 2030-х годах, «Хаббл» и «Уэбб» будут получать все более качественные обзоры этого полушария. Наблюдения «Хаббла» за Сатурном на протяжении десятилетий создали летопись эволюции его атмосферы. Такие программы, как OPAL, с их ежегодным мониторингом, позволяют ученым отслеживать штормы, структуру полос и сезонные изменения с течением времени. Теперь «Уэбб» добавляет к этому непрерывному ряду данных мощные инфракрасные возможности, расширяя возможности исследователей в изучении структуры атмосферы Сатурна и динамических процессов на ней.