Една стара загадка: Колко трае денят на Сатурн?

© Mattias Malmer, Image Data: Cassini Imaging Team
© Mattias Malmer, Image Data: Cassini Imaging Team

Повече от 10 години уредите на космическия апарат „Касини“ се опитват да установят точната скорост на въртене на Сатурн. В последната година от мисията небивали траектории ще преведат апарата през неизвестни региони на газовия гигант и учените се надяват, че ще могат да отговорят на стария въпрос: Колко трае денят на Сатурн?

По-рано Мишел Дохърти, главен изследовател на магнитометъра (MAG) на борда на „Касини“, съобщи, че опитите да се измери продължителността на Сатурновия ден са сравними с търсенето на игла в купа сено. Сега тя е на друго мнение. „Това повече прилича на търсене на няколко игли, които непредсказуемо променят цвета и формата си“, казва Дохърти.

Ако някой в Космоса или на друга планета от Слънчевата система избере отличителна черта от повърхността на Земята – например Мадагаскар, обърне внимание на неговата позиция и натисне секундомера, то след 23,934 часа Мадагаскар ще се върне в изходното положение. Това е скоростта на въртене на Земята, нашето денонощие.

Използвайки същия принцип, земляните са установили скоростта на въртене на другите планети. Денят на Меркурий трае около два земни месеца, а този на Марс – 24,623 земни часа. Но този метод не работи еднакво добре за другите планети.

Когато над повърхността на планетата са хиляди километри плътна атмосфера, се появява проблем за синхронизирането на скоростта на нейното въртене. Въртеливите облачни ивици на газова планета – Сатурн или Юпитер – се движат с различна скорост, което прави невъзможно използването на облака за измерване на скоростта на въртене на планетата. Но учените имат два коза, скрити в ръкава: магнитното поле и радиовълните.

На Земята и Юпитер северните магнитни полюси са наклонени спрямо оста на въртене на около 10°, тоест те не съвпадат с „истинския“ северен полюс на планетите. Ако можехте да видите магнитното поле на Земята от Космоса и да ускорите времето, магнитното поле би се въртяло като обръч, докато планетата се върти. Тъй като магнитното поле се генерира от дълбоките недра, за повечето планети скоростта на въртене на полето говори на учените за скоростта на въртене на самата планета. Едно пълно колебание е равно на едно денонощие.

Ние не виждаме магнитните полета, но ги виждат магнитометрите, а радиоантените могат да открият радиолъчението на планетата, което се повтаря всеки път, когато планетата извърши оборот. Почти веднага след изобретяването на антената учените са изяснили, че денят на Юпитер трае 9 часа и 55 минути. Но магнитното поле на Сатурн е изместено от оста на въртене на по-малко от градус и се върти плавно, без колебания.

Уредът MAG на „Касини“ е открил сигнал в магнитното поле на планетата, който изглежда като вълна в данните, повтарящи се на всеки 10 часа и 47 минути. Но тази периодичност се изменя при наблюдения на северното или южното полукълбо на Сатурн и изглежда, че е свързана с променящите се сезони.

Учените от „Касини“ не са и предполагали, че скоростта на въртене на Сатурн ще се окаже такава главоблъсканица. „Смятахме, че вече я знаем от измерванията на „Вояджър“, казва Бил Кърт, член на мисията „Касини“ от университета на Айова. Данните от „Вояджър“ сочели, че денят на Сатурн трае 10,7 земни часа. Но магнитометърът на „Касини“ показва малко по-голяма или по-малка продължителност в зависимост от наблюдаваното полукълбо на планетата.

„Сатурн ни поставя в задънена улица. Скоростта на неговото въртене е някъде между 10,6 и 10,7 часа, но ние не сме сигурни, че наблюдаваният от нас сигнал от MAG е свързан с недрата на гиганта. Всичко, което виждаме, е променящи се колебания, които се отличават на полукълбата и се менят с времето“, пояснява Мишел Дохърти.

От ноември 2016 година, на заключителния етап от мисията, „Касини“ ще започне изпълнението на 20 прелета недалече от основните пръстени на Сатурн. След това, през април 2017 година, космическият апарат ще стартира серия от 22 обиколки, при които ще изследва неизвестни преди области между атмосферата на планетата и вътрешния ѝ пръстен.

При тези маневри се очаква „Касини“ да има повече шансове да види въртенето на Сатурн и да определи продължителността на неговото денонощие.

„В края на май 2017 година ще разберем дали можем да решим загадката“, заключава Дохърти.