Wissenschaftler haben ein massives Energieungleichgewicht auf dem Saturn entdeckt

Eine Entdeckung von Forschern der University of Houston hat ein massives Energieungleichgewicht auf dem Saturn aufgedeckt, was ein neues Licht auf die Planetenwissenschaft und -entwicklung wirft und aktuelle Klimamodelle für die Gasriesen des Sonnensystems in Frage stellt. Die die Ergebnisse erscheinen im Beitrag Naturkommunikation.

„Dies ist das erste Mal, dass ein globales Energieungleichgewicht auf saisonaler Ebene bei einem Gasriesen beobachtet wurde“, sagte Liming Li, Professor für Physik am College of Natural Sciences and Mathematics der University of Houston. „Dies gibt uns nicht nur neue Einblicke in die Planetenentstehung und -entwicklung, sondern verändert auch die Art und Weise, wie wir über die Planeten- und Atmosphärenwissenschaft denken sollten.“

Mithilfe von Daten der Cassini-Sondenmission hat Xinyue Wang, ein Doktorand im dritten Jahr in der Abteilung für Erd- und Atmosphärenwissenschaften des NSM, ein großes und bisher unbekanntes saisonales Energieungleichgewicht auf dem Saturn entdeckt.

„Jeder Planet erhält Energie von der Sonne in Form von Sonnenstrahlung und verliert Energie durch die Emission von Wärmestrahlung“, sagte Wang. „Aber Saturn hat, wie andere Gasriesen auch, andere Energieeinträge in Form von tiefer innerer Wärme, die seine thermische Struktur und sein Klima beeinflussen.“

Dieses Ungleichgewicht ist auf die große Exzentrizität der Umlaufbahn des Saturn zurückzuführen, die vom Apogäum (dem Punkt in der Umlaufbahn, der am weitesten von der Sonne entfernt ist) bis zum Perihel (dem Punkt in der Umlaufbahn, der der Sonne am nächsten liegt) um etwa 20 % variiert, was zu großen jahreszeitlichen Schwankungen in der absorbierten Strahlung führt Solarenergie. . Im Gegensatz zum Saturn erfährt die Erde aufgrund ihrer sehr geringen Exzentrizität der Umlaufbahn kein großes saisonales Energieungleichgewicht.

„Die Erde verfügt über einen messbaren Energiehaushalt, der jedoch hauptsächlich durch absorbierte Sonnenenergie und emittierte Wärmeenergie bestimmt wird“, sagte Xun Jiang, Professor für Atmosphärenwissenschaften. „Die Innentemperatur der Erde ist vernachlässigbar und ihre Jahreszeiten dauern nur wenige Monate, verglichen mit den Jahreszeiten, die sich auf dem Saturn über mehrere Jahre erstrecken.“

Die Daten deuten auch darauf hin, dass Saturns unausgeglichener Energiehaushalt eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Superstürmen spielt, einem vorherrschenden Klimaphänomen im atmosphärischen System des Planeten. Diese Daten können auch einige Informationen über das Wetter auf der Erde liefern.

„Nach unserem Kenntnisstand wurde die Rolle des Energiehaushalts bei der Entstehung von Regenstürmen und Konvektion auf der Erde noch nicht vollständig untersucht, daher planen wir, dies ebenfalls zu untersuchen, um festzustellen, ob ein Zusammenhang besteht“, sagte Wang.

Die Cassini-Mission, eine ehrgeizige Gemeinschaftsinitiative der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und der italienischen Weltraumorganisation, wurde 1997 gestartet und erforschte fast 20 Jahre lang den Saturn, seine Ringe und Monde. Professor Lee wurde als Co-Wissenschaftler ausgewählt, um drei Bordinstrumente zu überwachen, um den Strahlungsenergiehaushalt des Saturn zu überwachen.

Wang, zusammen mit seinen Kommilitonen Larry Guan (Physik) und Thieshan D. Karandana Ji und Ronald Albright (Erd- und Atmosphärenwissenschaften), die Studie, die von den Professoren Li und Jiang beraten wurde.

„In aktuellen Modellen und Theorien zur Atmosphäre, zum Klima und zur Entwicklung von Gasriesen wird davon ausgegangen, dass der globale Energiehaushalt ausgeglichen ist“, sagte Wang. „Aber wir glauben, dass unsere Entdeckung dieses saisonalen Energieungleichgewichts eine Neubewertung dieser Modelle und Theorien erfordert.“

Lees Team hat nun andere Gasriesen im Visier, darunter Uranus, wohin im nächsten Jahrzehnt eine große Sondenmission geschickt werden soll.

„Unsere Daten deuten darauf hin, dass diese Planeten ebenfalls erhebliche Energieungleichgewichte aufweisen werden, insbesondere Uranus, bei dem wir aufgrund seiner Exzentrizität der Umlaufbahn und seiner sehr hohen Neigung das stärkste Ungleichgewicht erwarten“, sagte Wang. „Was wir jetzt untersuchen, wird die Grenzen aktueller Beobachtungen identifizieren und überprüfbare Hypothesen formulieren, die dieser zukünftigen Großmission zugute kommen werden.“

Zu den Studienautoren zählen neben Forschern der University of Houston auch Wissenschaftler der NASA, der University of Wisconsin, der University of Maryland, der University of Central Florida und der University of California, Santa Cruz sowie Wissenschaftler aus Frankreich und Spanien .