На Сатурне подтвердили гигантский атмосферный десятиугольник

Исследование международной группы астрономов опубликовано в журнале Science Advances. Наблюдения показывают, что южный десятиугольник не является устойчивой геометрической конструкцией: это огромная волна в атмосфере, связанная с мощным струйным течением. При этом структура меняется и медленно перемещается, что отличает её от хорошо известного северного шестиугольника.

Гигантская фигура в облаках Сатурна

На первый взгляд снимки «Хаббла» напоминают компьютерную графику: вокруг тёмной центральной области южного полюса Сатурна проходит почти правильная фигура с десятью сторонами.

Но это не твёрдая структура и даже не отдельное облако. Десятиугольник представляет собой атмосферную волну, которая формируется внутри одного из мощных струйных течений Сатурна. Она проходит через несколько слоёв атмосферы, поэтому учёные считают её трёхмерным явлением, а не просто рисунком на верхней границе облаков.

Размеры структуры поражают. Диаметр области, охватываемой десятиугольником, составляет около 167 820 километров, а длина каждой из его сторон превышает 16 700 километров. Для сравнения, диаметр Земли составляет около 12 742 километров.

При этом сама структура движется гораздо медленнее окружающего её воздушного потока. Скорость ветров в струе достигает примерно 400 километров в час, тогда как десятиугольная волна перемещается относительно атмосферы примерно со скоростью 10 километров в час.

Десятиугольник заметили только недавно

Самое интересное в открытии заключается в том, что астрономы не просто обнаружили необычную структуру. Похоже, она сформировалась совсем недавно по астрономическим меркам.

Южный полюс Сатурна долгое время было трудно наблюдать с Земли. Из-за наклона оси вращения планеты южное полушарие практически исчезло из поля зрения земных наблюдателей в 2012 году. Оно снова стало хорошо доступно для наблюдений только примерно с 2023 года.

Именно тогда «Хаббл» впервые обнаружил признаки будущего десятиугольника. На снимках 2023 года структура была едва заметна, а последующие наблюдения показали, что она становится более выраженной. В 2024 году необычную волнистую полосу также заметили наземные наблюдатели, в том числе астрономы-любители. К 2025 году форма стала значительно более очевидной.

Поэтому учёные пока не знают, когда именно появился десятиугольник. Он мог сформироваться в период между 2017 и 2023 годами, когда южный полюс Сатурна практически не был виден с Земли.

Почему раньше его не увидела миссия Cassini

У исследователей есть особенно интересная причина удивляться находке.

Космический аппарат NASA «Кассини» изучал Сатурн с 2004 по 2017 год и сделал огромное количество снимков планеты. За это время аппарат не обнаружил в южном полушарии ничего похожего на долгоживущий полярный многоугольник.

Это означает, что десятиугольник либо действительно появился уже после завершения миссии, либо находился в состоянии, которое было невозможно обнаружить на имевшихся данных.

Исследователи специально сравнили новые снимки с архивными наблюдениями «Хаббла» и смогли подтвердить наличие слабого признака структуры уже в 2023 году. Более ранних убедительных свидетельств пока нет.

Именно поэтому находка особенно ценна: впервые у астрономов появилась возможность наблюдать не просто готовую атмосферную фигуру, существующую десятилетиями, а развивающуюся структуру.

У Сатурна уже есть знаменитый шестиугольник

Десятиугольник на юге особенно интересен из-за другого необычного явления на Сатурне.

На северном полюсе планеты находится гигантский атмосферный шестиугольник. Его впервые обнаружили на снимках, полученных во время пролётов «Вояджеров» в 1980 и 1981 годах. С тех пор эта структура наблюдается уже более 40 лет.

Северный шестиугольник тоже не является физическим объектом. Это волна в атмосфере, связанная с мощным струйным течением. Несмотря на огромное расстояние до Земли, форма настолько стабильна, что шесть её сторон остаются хорошо различимыми десятилетиями.

Именно поэтому астрономы долго искали нечто похожее на южном полюсе. Однако миссия «Кассини» не обнаружила там аналогичной долгоживущей структуры.

Теперь ситуация изменилась.

Почему на Сатурне появляются геометрические формы

Физика этих явлений до конца не изучена, но общая идея уже понятна.

В атмосфере Сатурна существуют мощные струйные течения, движущиеся с огромными скоростями. Вблизи полюсов они могут взаимодействовать с окружающими слоями атмосферы и формировать волны.

Если такая волна оказывается «запертой» внутри струйного течения и начинает изгибаться, она может принимать необычную форму. Компьютерные модели и эксперименты с уравнениями, описывающими движение жидкости, показывают, что подобные волны способны формировать многоугольные структуры.

Для десятиугольника исследователи также использовали модели мелководной жидкости. Они показали, что извивающаяся волна, ограниченная струйным течением, в принципе может сформировать структуру с десятью сторонами.

Но это пока не полное объяснение.

Учёным ещё предстоит выяснить, почему десятиугольник появился именно сейчас, почему он имеет именно такую форму и какие процессы определяют его вертикальную структуру.

Южный десятиугольник отличается от северного шестиугольника

Несмотря на очевидное сходство, считать десятиугольник просто «южной версией» шестиугольника пока нельзя.

Северный шестиугольник отличается необычайной стабильностью. Он практически неподвижен относительно Сатурна и сохраняет свою форму десятилетиями.

Южный десятиугольник, напротив, выглядит гораздо более динамичным. Он постепенно перемещается в восточном направлении и меняется со временем. Отдельные его участки отличаются по яркости и выраженности, что может свидетельствовать о продолжающейся эволюции структуры.

Исследователи пока не знают, сколько она просуществует. Десятиугольник может постепенно стабилизироваться, а может оказаться временным явлением и разрушиться через несколько лет.

Именно это делает нынешний момент особенно ценным для наблюдений.

Астрономы получили редкую возможность наблюдать рождение атмосферного явления

Обычно планетологи имеют дело с уже сформировавшимися структурами. Особенно это характерно для объектов Солнечной системы, где многие атмосферные процессы протекают значительно медленнее человеческой жизни.

В случае Сатурна ситуация необычная.

Если десятиугольник действительно сформировался между 2017 и 2023 годами, исследователи фактически застали первые этапы его существования. Теперь они могут регулярно наблюдать за тем, как меняются его форма, скорость движения и структура.

Новые наблюдения также позволят сравнить южный десятиугольник с северным шестиугольником и выяснить, почему похожие атмосферные процессы приводят к разным геометрическим формам.

Что десятиугольник может рассказать о погоде на планетах-гигантах

Сатурн — не единственная планета, где встречаются необычные полярные атмосферные структуры. Например, на Юпитере космические аппараты наблюдали системы циклонов, которые также могут выстраиваться в многоугольные конфигурации.

Поэтому исследование Сатурна может иметь более широкое значение. Сравнение разных атмосферных систем поможет учёным понять, как быстро вращение планеты, струйные течения, турбулентность и взаимодействие различных слоёв атмосферы создают устойчивые крупномасштабные структуры.

Пока Сатурн остаётся единственной планетой Солнечной системы, где наблюдаются настолько чёткие атмосферные многоугольники — от знаменитого северного шестиугольника до недавно обнаруженного южного десятиугольника.

Десятиугольник ещё может изменить форму

Главный вопрос теперь заключается не в том, существует ли структура, а в том, что с ней произойдёт дальше.

Учёные планируют продолжать наблюдения с помощью «Хаббла» и космического телескопа «Джеймс Уэбб», а также совершенствовать компьютерные модели атмосферы Сатурна. Особый интерес представляет изменение структуры по мере смены сезонов на планете.

Сатурн обращается вокруг Солнца примерно за 29,5 земных года, поэтому его сезонные изменения происходят крайне медленно. Южное полушарие сейчас постепенно получает всё больше солнечного света, а максимальное воздействие в районе широты десятиугольника ожидается примерно к 2032 году. Это даст исследователям возможность проверить, как изменение солнечного освещения влияет на гигантскую атмосферную волну.

Возможно, через несколько лет десятиугольник станет ещё более чётким и стабильным. А возможно, исчезнет так же неожиданно, как появился.

В любом случае астрономы получили редкую возможность наблюдать за масштабным атмосферным процессом практически в реальном времени. И если северный шестиугольник десятилетиями считался уникальной загадкой Сатурна, то теперь становится всё очевиднее: атмосфера этой планеты способна создавать гораздо больше геометрических чудес, чем считалось раньше.