После 40 лет наблюдений астрономы обнаружили, что кольца Сатурна странным образом влияют на саму планету
Чтобы прийти к такому выводу, потребовалось собрать воедино наблюдения за ультрафиолетовым (УФ) светом в ходе четырех планетарных миссий НАСА. Сюда входили данные космических аппаратов «Вояджер-1» и «Вояджер-2», пролетевших мимо Сатурна в 1980-х годах, которые измеряли избыток УФ-излучения, который в то время считался просто фоновым шумом, а также данные миссии «Кассини», которая прибыла к Сатурну в 2004 году и собирала данные об УФ-излучении в течение нескольких лет. Дополнительные данные поступили от Международного ультрафиолетового исследователя, запущенного в 1978 году, и космического телескопа Хаббла.
Из показаний, предоставленных зондом «Кассини», ученые уже знали, что частицы в кольцах Сатурна медленно падают на планету. Что было неожиданным, так это то, как распад колец повлиял на уровень атомарного водорода на планете. Атомарный водород выглядит как отдельные атомы, а не молекулы, что делает его чрезвычайно реакционноспособным.
«Хотя медленный распад колец хорошо известен, его влияние на атомарный водород планеты вызывает удивление. Из данных зонда "Кассини" мы уже знали о влиянии колец. Однако мы и понятия не имели о содержании атомарного водорода» — рассказал Лофти Бен-Джаффель, ведущий автор исследования.
Использование измерений с высоким разрешением с помощью спектрографа изображений космического телескопа Хаббла (STIS) для связывания архивных данных воедино стало ключом к открытию. Точные наблюдения STIS применялись для калибровки архивных данных, полученных «Кассини» и кораблем «Вояджер». Полученное изображение выявило избыток УФ-излучения в виде спектральной линии горячего водорода в атмосфере Сатурна, что указывает на нагрев атмосферы.
Для ученых лучшим объяснением нагрева атмосферы Сатурна был постоянный дождь из ледяных частиц, падающих на планету из ее колец, притягиваемых ее гравитационным притяжением. «Все управляется кольцевыми частицами, падающими каскадом в атмосферу на определенных широтах, — отметил Бен-Джаффель. — Они модифицируют верхние слои атмосферы, изменяя состав».
Есть надежда, что неожиданное взаимодействие между Сатурном и его кольцами можно будет использовать, чтобы определить, обладают ли экзопланеты, вращающиеся вокруг других звезд, кольцевыми системами, подобными Сатурну. Хотя они были бы слишком далеко, чтобы увидеть их напрямую, можно было бы использовать ультрафиолетовую спектроскопию планеты, чтобы указать на их возможное присутствие.