Nová analýza dat sondy Cassini odhaluje, že Saturnův magnetický štít nefunguje podle „pozemských pravidel“
Nový výzkum ukazuje, že rychlá rotace Saturnu dokáže pokřivit jeho magnetické pole natolik, že se posouvají i místa, kde vznikají jeho polární záře.
Analýza dat sondy Cassini ukazuje, že magnetosféra Saturnu se liší od zemského modelu. (foto: NASA, ESA/Hubble, A. Simon, CC BY-SA 4.0)
Saturn patří mezi nejpůsobivější objekty na noční obloze – jeho prstence fascinují astronomy už čtyři století. Tento plynný obr je ale mnohem víc než jen estetický zázrak. V průměru měří zhruba jedenáctkrát více než Země, otáčí se extrémně rychle (den trvá na něm jen asi 10 hodin) a obklopuje ho obrovské magnetické pole, které sahá miliony kilometrů do okolního vesmíru. Právě na tento obří ochranný „štít“ se nyní zaměřili vědci z univerzity v britském Lancasteru.
Neviditelná ochrana
Každá planeta s magnetickým polem má kolem sebe magnetosféru – jakousi obří bublinu, která ji chrání před proudem nabitých částic ze Slunce, známým jako sluneční vítr. Bez této ochrany by například Země přišla o atmosféru a život, jak ho známe, by nemohl existovat.
Dlouho se předpokládalo, že magnetosféry všech planet fungují víceméně stejně jako ta zemská. Nová studie založená na datech sondy Cassini ale ukazuje, že minimálně u Saturnu to neplatí. Jeho magnetické prostředí se chová výrazně odlišně – a to zásadním způsobem.
Slabá místa v magnetickém poli
Magnetosféra není dokonalý štít. V oblasti pólů existují tzv. „magnetosférické štěrbiny“ – trychtýřovitá místa, kudy mohou částice ze slunečního větru pronikat do atmosféry. Na Zemi se tyto oblasti nacházejí poměrně předvídatelně: vždy zhruba na místě, kde je na daném poledníku pravé poledne – tedy tam, kde je Slunce nejvýš na obloze.
Je to logický důsledek rovnováhy mezi tlakem slunečního větru a tlakem zemského magnetického pole. U Saturnu však tato jednoduchá rovnováha neplatí.
Analýza dat z let 2004–2010 ukázala, že magnetosférická „Achillova pata“ Saturnu se nenachází tam, kde by ji vědci čekali. Místo „poledne“ je posunutá směrem k „odpoledni“ – typicky mezi 13. a 15. hodinou místního času, někdy dokonce až k večeru.
Schéma ukazuje magnetosféru Země a Saturnu. Na Zemi se „slabá místa“ ochranného pole, kudy mohou pronikat nabité částice, nacházejí zhruba směrem ke Slunci. U Saturnu jsou posunutá, protože jeho magnetosféru výrazně ovlivňuje rychlá rotace planety. (ilustrace: Nature Communications, CC BY 4.0)
Hlavním důvodem je extrémně rychlá rotace planety. Saturn se otáčí více než dvakrát rychleji než Země, a navíc jeho magnetosféra obsahuje velké množství ionizovaného materiálu, který pochází z gejzírů měsíce Encelada. Tyto faktory způsobují, že rotační síly převažují nad vlivem slunečního větru. Magnetosféra je tak „strhávána“ rotací planety a její struktura se deformuje.
Psunuté polární záře
Poloha těchto „slabých míst“ má přímý vliv na to, kde dochází k tzv. magnetické rekonexi – procesu, při němž se magnetické siločáry přeskupují a uvolňují obrovské množství energie. Právě tento jev stojí za vznikem polárních září. Na Saturnu tak díky posunuté struktuře magnetosféry vznikají polární záře na jiných místech, než by odpovídalo pozemskému modelu.
Zjištění potvrzuje dlouho diskutovanou hypotézu: rychle rotující plynní obři, jako je Saturn, fungují v úplně jiném magnetosférickém režimu než menší a pomalejší planety typu Země. Znamená to, že naše dosavadní představy o magnetických polích planet nejsou zcela univerzální.
Ačkoli mise sondy Cassini skončila už v roce 2017, její data stále přinášejí nové poznatky. Saturn tak zůstává nejen symbolem krásy sluneční soustavy, ale i zdrojem vědeckých překvapení, která nutí přehodnocovat základní principy fungování planet.
