Hubble odkrył gigantyczną dziesięciokątną falę nad południowym biegunem Saturna

Teleskop Kosmiczny Hubble’a ujawnił zaskakująco geometryczną strukturę w atmosferze Saturna: ogromną, ewoluującą falę o dziesięciu bokach, otaczającą południowy biegun planety. Naukowcy nazywają ją dziesięciokątem (ang. decagon). Nie jest to jednak stały obiekt ani „narysowany” na planecie kontur, lecz wielkoskalowa fala atmosferyczna uformowana wewnątrz jednego z potężnych polarnych prądów strumieniowych Saturna. 45

Dziesięciokąt większy od Ziemi

Struktura ma około 13 000 km średnicy — jest więc nieco szersza od Ziemi — i jej środek znajduje się w pobliżu 63° szerokości geograficznej południowej. Kamera Wide Field Camera 3 na pokładzie Hubble’a obserwowała ją przy różnych długościach fali, co pozwoliło zajrzeć na rozmaite wysokości w atmosferze planety. 34

To ważne, ponieważ pozorne położenie dziesięciokąta nieznacznie zmienia się wraz z długością obserwowanej fali. Wzór jest też widoczny w kilku warstwach atmosfery. Wskazuje to, że nie jest zjawiskiem ograniczonym do najwyższych, widocznych chmur, ale strukturą rozciągającą się pionowo. 45

Według NASA jest to pierwszy duży i utrzymujący się regularny wzór wieloboczny wykryty na południowej półkuli Saturna. Dane zbierane przez kilka lat pokazują, że od 2023 r. jego zarys stawał się coraz wyraźniejszy. 3

Południowy odpowiednik heksagonu — ale nie jego kopia

Północny biegun Saturna od dawna słynie z sześciobocznej struktury w prądzie strumieniowym, czyli heksagonu. Została ona rozpoznana w danych sond Voyager, które minęły Saturna na początku lat 80. XX wieku. Odkrycie dziesięciokąta jest wyjątkowe, bo pokazuje, że również wokół przeciwnego bieguna planety mogą powstawać wielkie fale o regularnej geometrii. 15

Podobny wygląd nie oznacza jednak, że oba zjawiska są identyczne. Północny heksagon obserwuje się od dawna, natomiast południowy dziesięciokąt dopiero został rozpoznany i wciąż się zmienia. Różnice między nimi mogą pomóc wyjaśnić, dlaczego polarne prądy strumieniowe stabilizują się w odmiennych układach falowych. 35

Jak badacze odtworzyli rozwój fali

W latach 2012–2023 południowy biegun Saturna był słabo widoczny z Ziemi z powodu zimy na tej półkuli i geometrii obserwacji. Gdy warunki się poprawiły, obserwatorzy naziemni zauważyli pofalowane pasmo w rejonie południowego bieguna. Wśród materiałów znalazły się obrazy związane z amatorskim obserwatorem planet Trevorrem Barrym. Naukowcy zestawili tę wskazówkę z wieloletnimi obserwacjami Hubble’a, aby prześledzić rozwój dziesięciokąta. 35

Dostępne dane wskazują, że struktura istniała już w 2023 r., a później stała się bardziej wyrazista. Ponieważ biegun przez dużą część wcześniejszego okresu pozostawał poza dogodnym zasięgiem obserwacji, nie udało się bezpośrednio zarejestrować dokładnego momentu ani mechanizmu jej powstania. 35

Co dziesięć boków mówi o pogodzie na Saturnie

Dziesięciokąt znajduje się wewnątrz silnego południowego prądu strumieniowego. Jego powtarzalna, dziesięciolistkowa forma pokazuje, że prąd ten potrafi utrzymać ogromne zaburzenie atmosferyczne jako spójny układ falowy, zamiast pozwolić mu się rozproszyć. 45

Dla badaczy atmosfer planetarnych taka geometria jest istotnym ograniczeniem dla modeli cyrkulacji Saturna. Powstanie wielobocznej fali zależy m.in. od prędkości, szerokości i krzywizny prądu strumieniowego oraz od tego, jak zachowuje się on na różnych wysokościach. Obserwacje Hubble’a to zatem nie tylko efektowny obraz: umożliwiają testowanie wyjaśnień, w jaki sposób prądy atmosferyczne gazowych olbrzymów organizują się w tak uporządkowane wzory. 45

Obecne obserwacje nie rozstrzygają, dlaczego fala ma akurat dziesięć boków ani co ją wywołało. W grę może wchodzić niestabilność prądu strumieniowego, dynamika głębszych warstw atmosfery, efekty sezonowe albo połączenie tych czynników. Na razie dowody znacznie mocniej potwierdzają realność i pionowy zasięg dziesięciokąta niż którąkolwiek konkretną hipotezę jego powstania. 35

Co mogą wyjaśnić Cassini, Hubble i Webb

Misja Cassini przez lata dostarczała danych o chmurach, obszarach polarnych i prądach strumieniowych Saturna, ale nowo rozpoznany południowy wzór wyłania się z późniejszego zestawu obserwacji. Porównanie dziesięciokąta z materiałem z epoki Cassiniego oraz z północnym heksagonem może pomóc ustalić, czy jest to nowa struktura, zjawisko powracające wraz z porami roku, czy też układ krótkotrwały. 5

Kluczowe będą dalsze obserwacje Hubble’a, Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba oraz modelowanie atmosfery. Mogą one pokazać, czy dziesięciokąt sięga głębiej w atmosferę Saturna, zmienia się sezonowo i czy ostatecznie utrwali się równie trwale jak północny heksagon. 5

Na razie południowy biegun Saturna zyskał nową zagadkę: falę w skali całej planety, która przypomina, jak uporządkowana — i jednocześnie wciąż słabo poznana — potrafi być pogoda na gazowych olbrzymach.