27.11.2006

В кольцах Сатурна обнаружены молнии

Недавнее открытие таинственной дырки в Сатурне озадачило учёных, и им удалось найти аналоги этого явления только на Земле. Как ни странно, но чтобы разобраться с другой сатурновской головоломкой - "спицами" в кольцах, - астрономам опять пришлось прибегнуть к знаниям о родной планете.

Эти структуры похожи на тёмные или светлые полоски шириной порядка 100 километров и протяжённостью до 20 тысяч километров. Они непостоянны: формируются за какие-то несколько часов, а ещё через несколько часов исчезают. А иногда их вообще не бывает: например, в период между 1998 и 2004 годами ничего подобного не наблюдалось. Снова они появились только в сентябре прошлого года.

Тринадцать учёных из Германии, Тайваня, США и Великобритании нашли объяснение загадочным аномалиям, время от времени возникающим в сатурнианских кольцах. Вердикт специалистов гласит: в этом повинны мощнейшие разряды молний в атмосфере газового гиганта.

Согласно концепции, разработанной Джерейнтом Джонсом (Geraint Jones) из института исследований Солнечной системы Макса Планка и его коллегами, изменения облика колец происходят из-за электронных пучков. Источник последних - молнии на Сатурне, которые гораздо мощнее земных.

Образующиеся при этом свободные электроны врезаются в кольца, в которых, помимо более-менее крупных глыб и камушков, есть и совсем мелкие частицы. Они имеют радиус всего около 0,6 микрометра и наэлектризованы. В результате электроны "выбивают" из колец эти крупицы, что приводит к возникновению радиальных полос - наподобие спиц в колёсах.

Как доказывают исследователи, все это происходит за счёт сил электростатического взаимодействия. Однако окончательного представления о том, откуда микрочастицы в кольцах получили ненулевой заряд, пока не сложилось.

Ранее существовала теория, согласно которой метеориты врезались в кольца, что становилось причиной электризации частиц. Но это, утверждает Джонс, не может объяснить расположение полос: маловероятно, что несколько метеоритов могли бы столкнуться с кольцами в такой упорядоченной последовательности, чтобы их следы могли складываться в линии.

Идея, предложенная Джонсом, является умозрительной - пока никто не видел, чтобы электронные пучки Сатурна действовали на его окружение. Но исследователи говорят, что эта теория может объяснить странные явления в кольцах, к тому же она вписывается в представления о происходящем при грозах на Земле.

Обычно молнии на нашей планете возникают в результате разряда между облаками и поверхностью. Но сценарий может быть иным. Под воздействием космических лучей верхние слои атмосферы ионизируются, и освободившиеся электроны вырываются во внешнее пространство вдоль линий магнитного поля Земли.

Грозовые бури также происходят во внешних слоях атмосферы Сатурна, и Джонс уверен, что там имеет место точно такое же явление. И, как результат, всё это сказывается на кольцах.

Линии магнитного поля, проходящие от 43-52 градусов северной широты до 38-46 градусов южной, смещают электронные пучки к кольцу B, фрагменты которого движутся с той же угловой скоростью, что и сама планета. Это значит, что пока длится грозовой шторм, в кольце будет формироваться и поддерживаться "спица".

Электронные пучки, возникающие на иных широтах, взаимодействуют с другими кольцами, скорости которых отличны от скорости Сатурна. Именно по этой причине полоски хорошо видны только в кольце B. Они есть и в других частях, но более расплывчатые. Это, в целом, укладывается в концепцию исследовательской группы Джонса.

Впрочем, дальнейшие доказательства, наверное, уже не за горами: Cassini удалось зарегистрировать по крайней мере два потока электронов, выпущенных в космос сатурнианскими молниями.

Более точные факты предоставят наблюдения за молниями на Сатурне, хотя это будет и непросто. "Я точно не знаю, как грозовые бури могут выглядеть на Сатурне, - говорит Джонс и добавляет: - И вообще, я не уверен, что кто-нибудь может это знать".

Источники:

1. MEMBRANA