Saturn według najnowszych badań obraca się wolniej niż sądzono, co może bezpośrednio wpłynąć na nasze rozumienie jego budowy wewnętrznej.

Choć zabrzmieć to może niecodziennie, nie było sprawą oczywistą określenie okresu obrotu planety gazowej. Dla planety skalistej, jak Mars czy Ziemia łatwo jest znaleźć punkt odniesienia, ze względu na względną sztywność całości. W przypadku Saturna czy Jowisza wszystkie plamy, pasy i inne łatwo zauważalne struktury są w ciągłym ruchu, często wstecznym w stosunku do obrotu planety, i dlatego naukowcy uciekli się do nieco innej metody. Okazuje się, że pole magnetyczne planety rotuje razem z planetą, i pomiar zmian w zakresie fal radiowych pozwoliłby oszacować długość dnia. Udało się to wykonać dla Jowisza, Neptuna czy Urana, których oś obrotu jest nachylona do biegunowości pola magnetycznego (tak jak na Ziemi).

Zdjęcie zórz polarnych na Saturnie, powstających dzięki obecności magnetosfery.

Niestety pole magnetyczne Saturna ma znikomy kąt nachylenia do osi obrotu planety. Pomiary były przez wiele lat obarczone dużym błędem ze względu na duże trudności obserwacyjne tak niewielkich zmian. W 1980 i 1981 sondy Voyager ustaliły długość dnia na 10 godzin 39 minut i 24 sekundy, ale już sonda Cassini zmierzyła 10 godzin 47 minut i 6 sekund. Tak duża rozbieżność nie mogła wynikać z przyczyn naturalnych – planety nie zwalniają o prawie 10 minut w ciągu dwudziestu lat. Dlatego Dr Tim Dowling z University of Louisville i Profesor Peter Read z University of Oxford wynaleźli nowatorską, dokładniejszą metodę pomiaru. Oparli ją na istnieniu tak zwanych fal stojących Rossby`ego, które zdają się być niezmienne w porównaniu z burzliwą atmosferą i jej zabieganymi pasami. Fale te zostały po raz pierwszy zaobserwowane w atmosferze Ziemi w 1939 roku przez Carla Gustava Arvida Rossby`ego. Powstają one jako zaburzenia na krawędzi prądu strumieniowego, odrywając się od niego przez zróżnicowanie siły Coriolisa zależne od szerokości geograficznej. Na Ziemi w ten sposób powstają cyklony i antycyklony, odpowiedzialne w dużym stopniu za pogodę w średnich szerokościach geograficznych. Fale Rossby`ego powstające w skutek zbliżonego mechanizmu zostały też odkryte w oceanach Ziemi, a także na innych planetach. Przypuszcza się że mają swój wkład w procesie cyrkulacji ciepła w podlodowym oceanie księżyca Jowisza – Europy. Podobne fale Dowling odkrył już w 1989 na Jowiszu, i porównuje je do pływaka płynącego pod prąd, który utrzymuje się w miejscu wbrew rwącym siłom mas wody.

Używając fal stojących jako punktu odniesienia, Dowling i Read ustalili okres obrotu Saturna na 10 godzin 34 minuty i 13 sekund. Te 5 minut stanowi dużą różnicę dla naukowców badających budowę wewnętrzną Saturna. Ponieważ masa i kształt Saturna są stałe, szybszy obrót oznacza że więcej masy skupione jest w metalicznym jądrze. To znaczy, przy równomiernym rozmieszczeniu masy Saturn rotując z taką prędkością byłby bardziej spłaszczony niż jest, co wskazuje na obecność dużego skalisto – metalicznego jądra, które wpłynęłoby na odmienny przebieg jego ewolucji 4,6 miliarda lat temu. Ponadto, 5 minut w skali planety daje 275 km/h na równiku o które przeszacowywano jak dotąd prędkość wiatru w górnych warstwach atmosfery. Nie zmienia to faktu, że według wszelkich standardów należy je uznać za “szybkie”, przy prędkości dochodzącej (po korekcie) do ponad 1000 km/h…

Autor

Krzysztof Suberlak