Saturn ma problem z równowagą energetyczną

Na podstawie analizy danych archiwalnych z misji sondy Cassini, badającej Saturna przez blisko 20 lat, wykryto wielką nierównowagę w globalnym bilansie energetycznym na Saturnie. Wyniki badań przedstawiono w „Nature Communications”.
Jest to pierwszy przypadek stwierdzenia globalnej nierównowagi w bilansie energetycznym w skalach pór roku na gazowym olbrzymie. Globalny deficyt energii promieniowania w górnej części atmosfery Saturna wykazuje sezonowe wahania są na poziomie 16%.
W ogólności, promieniowanie słoneczne dostarcza energię do planety. Z kolei planeta traci energię emitując promieniowanie cieplne. W przypadku gazowych olbrzymów istnieje też dodatkowe źródło energii od wewnętrznego ciepła, które jest zaniedbywalne dla planet takich, jak Ziemia.
Przyczyna niezbalansowania budżetu energetycznego Saturna tkwi w znacznym wydłużenia orbity Saturna. Różnica odległości od Słońca w peryhelium (punkt najbliższy) i aphelium (punkt najdalszy) wynosi aż 20%. Konsekwencją są ogromne sezonowe zmiany w ilości zaabsorbowanej energii słonecznej. W przypadku Ziemi taka sytuacja właściwie nie występuje, gdyż orbita naszej planety niewiele odbiega od okręgu. Na dodatek pory roku na Saturnie trwają kilka lat, w przeciwieństwie do kilkumiesięcznych ziemskich pór roku.
W publikacji wskazano, iż wydaje się, że brak zbilansowania energetycznego odgrywa kluczową rolę w rozwoju gigantycznych burz w atmosferze Saturna. Jeśli uda poznać się ten mechanizm, może to pomóc także w lepszym poznaniu roli bilansu energetycznego na przykład w rozwoju konwektywnych burz a naszej planecie.
Zwykle w modelach atmosfery, klimatu i ewolucji gazowych planet olbrzymów zakłada się, że globalny budżet energetyczny jest zbalansowany. Opisane wyniki sugerują, że trzeba skorygować to założenie.
Zespół badawczy ma zamiar skupić się w ramach dalszych prac na zbadaniu bilansu energetycznego dla kolejnych planet olbrzymów. W szczególności będzie to Uran, u którego także powinno występować znaczne niezbalansowanie otrzymywanej i wypromieniowywanej energii, ze względu na przebieg orbity i duże nachylenie osi obrotu do płaszczyzny orbity. Co więcej, planowana jest misja sondy kosmicznej do Urana w kolejnym dziesięcioleciu.
Pierwszym autorem pracy jest doktorant Xinyue Wang, a zespołem badawczym kieruje profesor Liming Li z University of Houston (USA). W badaniach wzięli udział naukowcy ze Stanów Zjednoczonych, Francji i Hiszpanii.
Więcej informacji:
Opracowanie: Krzysztof Czart
Źródło: University of Houston
Ilustracja:
Niezbalansowanie globalnego bilansu energetycznego Saturna. Źródło: NASA / JPL