Na biegunach Saturna znajdują się osobliwe geometryczne struktury. Czym są i skąd się wzięły?

W 1981 roku, podczas swojego grand tour po Układzie Słonecznym, sonda Voyager 2 przeleciała w pobliżu Saturna. Trzeba było jednak jeszcze sześciu lat, by analizujący zdjęcia dr David Godfrey poskładał je w mozaikę, zmapował w rzucie biegunowym i dostrzegł na nich heksagon niewiadomego pochodzenia. Trwało to tak długo, ponieważ Voyager 2 miała słaby widok na bieguny ze względu na niemal równikowe trajektorie lotu.

Północny sześciokąt

Sześciokątny wzór chmur otaczający biegun północny Saturna ma bok długości ok. 13 800 km, czyli szerszy niż średnica Ziemi. Wewnątrz heksagonu znajduje się potężny wir polarny (odpowiednik cyklonu), a w jego centrum widoczne jest wyraźne „oko” burzy.

Struktura jest stabilna i utrzymuje swój kształt od dekad, mimo że chmury wewnątrz sześciokąta poruszają się z prędkością ok. 322 km/godz. Ponadto heksagon zmienia kolor w zależności od pory roku na Saturnie. Zarejestrowano barwy od błękitu po złoty, co wiąże się z sezonowym oświetleniem i produkcją smogu fotochemicznego w atmosferze.

Fizycy Ana Claudia Barbosa Aguiar i Peter Read z University of Oxford odtworzyli podobny kształt w laboratoryjnych symulacjach obracających się płynów. Ich zdaniem sześciokątne (a nawet inne wielokątne) wzory mogą powstawać, gdy strumień płynący z różną prędkością na różnych szerokościach geograficznych (tzw. prąd strumieniowy) oddziałuje sam ze sobą w określonych warunkach. Wciąż jednak nie ma pełnej zgody co do dokładnego mechanizmu, który utrzymuje ten kształt tak stabilnym przez dziesięciolecia – to wciąż aktywny temat badań.

Południowy dziesięciokąt

Przez lata sądzono, że na południowym biegunie planety nie ma analogicznej struktury. Nowe badania wykazały, że jest i to w dodatku jeszcze bardziej złożona.

W „Science Advances” ukazał się artykuł międzynarodowej grupy badaczy kierowanej przez prof. Agustína Sáncheza-Lavega z Uniwersytetu Kraju Basków w Hiszpanii. Naukowcy poinformowali, że w rejonie południowego bieguna Saturna zaobserwowano niezwykłe zjawisko atmosferyczne o kształcie zbliżonym do dziesięciokąta. Badacze podejrzewają, że jego powstanie może mieć związek z potężną burzą występującą w sąsiedztwie, jednak na razie nie potrafią tego jednoznacznie potwierdzić.

Co więcej, granice tej formacji są wyraźnie określone przez silne wiatry. W rzucie znad bieguna formacja przypomina figurę złożoną z dziesięciu boków i dziesięciu kątów. Jedna z autorek artykułu, dr Amy Simon z Centrum Lotów Kosmicznych im. Goddarda NASA w stanie Maryland zwraca uwagę, że to południowa formacja jest znacznie większa od heksagonu na północy. Za to południowy wielokąt zdaje się w większym stopniu przemieszczać wraz z ruchem obrotowym planety.

Zdjęcia z Teleskopu Hubble’a

Zjawisko po raz pierwszy zaobserwowali astronomowie-amatorzy w 2024 roku. Następnie Simon i jej współpracownicy przeanalizowali zdjęcia wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a w latach 2023–2025.

– Z całkowitą pewnością potwierdziliśmy istnienie dziesięciokąta – mówi Agustín Sánchez-Lavega. Badacz podkreśla, że trudno ocenić, kiedy struktura powstała, ponieważ od 2017 roku żadna sonda kosmiczna nie krążyła wokół Saturna.

Formacja jest prawdopodobnie przejawem rozległej fali atmosferycznej modelowanej przez wiatry niezwykle silnego, wijącego się prądu strumieniowego w pobliżu południowego bieguna Saturna. Simon zaznacza, że chodzi o wyjątkowo złożone procesy z zakresu dynamiki płynów. Badanie dziesięciokąta może zatem dostarczyć informacji o zjawiskach zachodzących w głębszych warstwach atmosfery, ukrytych pod widoczną pokrywą chmur.

Dynamiczny jak Saturn

Zdaniem Andrew Ingersolla z Kalifornijskiego Instytutu Technologii odkrycie stanowi kolejne potwierdzenie, że Saturn jest światem dynamicznym i nieustannie się przeobrażającym. Obserwowanie podobnych formacji jest dla badaczy szczególnie interesujące.

Takiego układu nie znaleziono dotąd na żadnej innej planecie. Na biegunach Jowisza występują wprawdzie uporządkowane grupy cyklonów, jednak nie tworzą one analogicznego wielokąta. Jak zauważają badacze, wcześniej nie przypuszczano, że w atmosferze innej planety może rozwinąć się tak regularna i geometrycznie uporządkowana struktura.

Nie sposób obecnie przewidzieć, jak długo przetrwa południowy dziesięciokąt. Naukowcy mają nadzieję, że w badaniach pomoże Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Dostęp do takich obserwatoriów jest jednak bardzo ograniczony ze względu na ogromne zainteresowanie badaczy. Simon zapewnia, że jej zespół będzie śledzić formację tak często, jak pozwoli na to przyznany czas obserwacyjny.

Źródło: Science Advances

Chcesz znaleźć więcej inspirujących podróży, fascynujących odkryć i opowieści ze świata nauki? Skorzystaj ze specjalnej oferty prenumeraty magazynów National Geographic Polska i National Geographic Traveler.

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i pisarka zajmującą się tematyką popularnonaukową, głównie kosmosem. Absolwentka Uniwersytetu Warszawskiego, przygodę z mediami rozpoczęła ponad 20 lat temu w redakcji „Życia Warszawy”. Poza pisaniem o polskiej i światowej nauce na łamach „National Geographic” współpracuje m.in. z „Wysokimi Obcasami” i kilkoma magazynami premium. Współautorka trzech bestsellerowych książek: „Człowiek – istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Pracuje w Centrum Badań Kosmicznych PAN i współpracuje z polskim Obserwatorium Cerro Murphy w Chile (OCM), którym zarządza CAMK PAN.