Технологический прогресс в астрономии и исследовании космоса, например, разработка все более совершенных космических телескопов, позволяет нам все более детально исследовать глубины космоса. Космический телескоп NASA имени Джеймса Уэбба (JWST) является ярким примером этих достижений.
Недавно, 25 июня 2023 года, он направил свой объектив на Сатурн, шестую планету нашей Солнечной системы, известную своими впечатляющими кольцами, чтобы раскрыть беспрецедентные детали, включая его спутники. Это исследование знаменует собой первое наблюдение Сатурна в этом инфракрасном диапазоне длин волн. Последствия этого открытия обширны: от пересмотра существующих моделей Сатурна до открытия новых путей для наблюдения за Солнечной системой.
Это изображение было получено с помощью прибора NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона), установленного на аппарате «Джеймс Уэбб». В инфракрасном диапазоне длин волн Сатурн кажется чрезвычайно темным, поскольку метан в его атмосфере поглощает почти весь солнечный свет. С другой стороны, ледяные кольца планеты остаются относительно яркими, что придает Сатурну необычный вид. Его кольца состоят из множества каменистых и ледяных фрагментов, размер которых варьируется от песчинок до земных гор.
На снимке также видны три из 145 его естественных спутников — Диона, Энцелад и Тефия. Энцелад, в частности, представляет интерес для астробиологов, поскольку считается, что под его ледяной оболочкой находится океан жидкой воды. Этот спутник выбрасывает часть своей подземной воды в космос через гейзеры, расположенные вблизи его южного полюса. Эти впечатляющие объекты были обнаружены зондом NASA «Кассини» в 2005 году и недавно были замечены Джеймсом Уэббом.
Наблюдения, раскрывающие сезоны Сатурна
Снимок также позволяет увидеть уникальную перспективу сезонных изменений на Сатурне. Газовая планета-гигант, как и Земля, подвержена сезонным изменениям из-за наклона оси вращения. В настоящее время в северном полушарии Сатурна лето, что означает, что оно больше подвержено прямому воздействию солнечных лучей. Напротив, южное полушарие выходит из зимней тьмы — периода, когда оно менее освещено.
В телескоп видно, что северный полюс Сатурна особенно темный. Эта темнота может быть результатом пока неизвестного сезонного процесса, который влияет на полярные аэрозоли — частицы, взвешенные в атмосфере планеты. Они играют решающую роль в поглощении и отражении солнечного света и поэтому могут влиять на внешний вид планеты.
Кроме того, на краю диска Сатурна видно слабое свечение. Для объяснения этого явления было выдвинуто несколько гипотез. Оно может быть вызвано флуоресценцией метана на большой высоте. Это процесс, при котором метан поглощает солнечный свет и переизлучает его на другой длине волны. Другая возможность — это выброс иона тригидрогена (H3+) в ионосфере Сатурна, верхнем слое атмосферы, где газы ионизируются под воздействием солнечного излучения. Возможно также, что эти два процесса вносят свой вклад в наблюдаемую яркость, как отмечается в пресс-релизе NASA.
Для подтверждения этих гипотез исследователи планируют использовать спектроскопию «Джеймса Уэбба» — метод анализа света для определения химических и физических свойств объекта.
На шаг ближе к пониманию Сатурна
Эти наблюдения являются частью более обширной программы наблюдений, направленной на проверку способности телескопа обнаружить тусклые спутники вокруг планеты и его светящихся колец. Двигаясь от внутреннего к внешнему краю колец Сатурна, легко заметить темное кольцо С, яркое кольцо В, узкое темное деление Кассини и умеренно яркое кольцо А с темным провалом Энке у его внешнего края.
Кроме того, на внешнем краю кольца A видна узкая нить, известная как кольцо F. Кольца отбрасывают тень на планету и наоборот. Дополнительные более глубокие экспозиции позволят ученым изучить более слабые кольца Сатурна, включая тонкое кольцо G и рассеянное кольцо E.
Изображение Сатурна и некоторых его спутников, полученное прибором NIRCam аппарата Джеймса Уэбба 25 июня 2023 года. На этом монохромном изображении фильтр NIRCam F323N (3,23 микрона) окрашен в оранжевый оттенок. NASA, ESA, CSA, STScI, М. Тискарено (Институт SETI), М. Хедман (Университет Айдахо), М. Эль-Мутамид (Корнельский университет), М. Шоуолтер (Институт SETI), Л. Флетчер (Университет Лестера), Х. Хаммель (AURA); обработка изображений Дж. ДеПаскуале (STScI).
Открытие любого нового спутника может помочь ученым составить более полную картину современной системы Сатурна, а также понять его прошлое. Предыдущие миссии, такие как Pioneer 11, Вояджеры 1 и 2, зонд Cassini и космический телескоп Хаббл, следили за атмосферой и кольцами Сатурна на протяжении многих десятилетий. Эти наблюдения с помощью JWST — лишь предвкушение того, что эта обсерватория привнесет в историю Сатурна в ближайшие годы.