В 2010 году началась последняя и единственная шестая гигантская буря на Сатурне, наблюдаемая людьми. Он быстро разросся до размеров супер-бури, достигнув 15 000 километров (более 9300 миль) в ширину и видимых астрономам-любителям на Земле в виде огромного белого пятна, танцующего на поверхности планеты.Теперь, благодаря спектральным измерениям в ближней инфракрасной области, выполненным орбитальным аппаратом НАСА «Кассини», и анализу цветовых сигнатур в ближней инфракрасной области, проведенным исследователями из Университета Висконсин-Мэдисон, супершторм на Сатурне помогает ученым детализировать картину состава атмосферы планеты на глубине. обычно закрывается густой высокогорной дымкой.
Ключевой вывод: частицы облаков на вершине сильного шторма состоят из смеси трех веществ: водяного льда, аммиачного льда и неопределенного третьего компонента, которым, возможно, является гидросульфид аммония. По словам исследователей из Висконсина, наблюдения согласуются с облаками разного химического состава, существующими бок о бок, хотя более вероятный сценарий состоит в том, что отдельные частицы облака состоят из двух или всех трех материалов.
В текущем выпуске журнала Icarus от 9 сентября 2013 г. вода и нашатырный спирт. Вода в виде льда на Сатурне еще никогда не наблюдалась.«Мы думаем, что эта огромная гроза поднимает эти облачные частицы вверх, как вулкан, поднимающий материал из глубины и делая его видимым из-за пределов атмосферы», — объясняет Сромовский, старший научный сотрудник UW-Madison и эксперт по планетным атмосферам. . «Верхняя часть дымки настолько оптически довольно густа, что только в штормовых регионах, где дымка пронизана мощными восходящими потоками, вы можете увидеть доказательства наличия аммиачного льда и водяного льда. отличается от частиц дымки в окружающей атмосфере ».Ученые полагают, что атмосфера Сатурна представляет собой своего рода слоистый бутерброд с колодами водяных облаков внизу, облаками гидросульфида аммиака в середине и облаками аммиака вверху, чуть ниже верхней тропосферы неизвестного состава, которая скрывает почти все.
Последний сильный шторм на Сатурне и присутствие зонда Кассини, вращающегося сейчас вокруг планеты, дали ученым возможность заглянуть под дымку и узнать больше о динамике и химическом составе глубинных слоев атмосферы планеты.Впервые замеченный астрономами-любителями, массивный шторм работает как гораздо меньшие конвективные явления на Земле, когда воздух и водяной пар выталкиваются высоко в атмосферу, что приводит к возвышающимся вздымающимся облакам грозы. На Сатурне штормы не только намного сильнее, но и гораздо более сильны: модели предсказывают вертикальные ветры со скоростью более 300 миль в час для этих редких гигантских штормов.
В результате, по словам Сромовского, аэрозоли, находящиеся глубоко в атмосфере, поднимаются до видимых верхушек облаков, обеспечивая редкий проблеск обычно скрытых материалов. «Он начинается на уровне водяного облака и образует огромную конвективную башню. Это похоже на большую грозу, только в 10-20 раз выше и покрывает еще большую площадь», — объясняет он.Новая работа помогает подтвердить модели великих штормов Сатурна, а также предыдущие наблюдения, которые обнаружили воду и аммиак в форме пара.
По его словам, присутствие водяного льда поддерживает идею о том, что супер-бури на Сатурне вызваны конденсацией воды и возникают глубоко в атмосфере, примерно в 200 километрах ниже видимой облачной поверхности.«Вода могла подняться только снизу, направленная вверх за счет мощной конвекции, возникающей глубоко в атмосфере. Водяной пар конденсируется и замерзает по мере подъема. Затем он, вероятно, покрывается более летучими материалами, такими как гидросульфид аммония и аммиак, когда температура снижается с их восхождение ", — добавляет Сромовский.
Он отмечает, что интересный эффект заключается в том, что, по крайней мере, во время массивной бури на Сатурне наблюдения могут быть сопоставлены с наличием частиц смешанного состава или облаков водяного льда, существующих бок о бок с облаками аммиачного льда. В последнем сценарии водяной лед составит 22 процента высоты облака, а аммиачный лед — 55 процентов. Оставшаяся фракция будет состоять из третьего компонента, который, хотя и менее определенно, считается гидросульфидом аммиака.
«До сих пор не проводились количественные расчеты спектров облачных структур и составов, которые соответствовали бы наблюдаемому спектру фактических особенностей грозовых облаков», — говорит Сромовский.