Dziwna figura na Saturnie. Nigdy wcześniej czegoś takiego nie zaobserwowano

Saturn od dziesięcioleci kojarzy się nie tylko z charakterystycznymi pierścieniami, ale również z niezwykłym układem chmur wokół północnego bieguna. Słynny sześciokąt jest jedną z najbardziej osobliwych struktur w atmosferze planety. Teraz teleskop Hubble’a dostrzegł coś, co może być jego południowym odpowiednikiem. Problem w tym, iż nowa formacja ma dziesięć boków.

Astronomowie obserwują Saturna od wielu lat, ale południowa część jego atmosfery wciąż potrafi zaskoczyć. Najnowsze zdjęcia wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a ujawniły rozległą falę atmosferyczną, która otacza południowy biegun planety. Jej kształt przypomina wielokąt, jednak zamiast sześciu boków ma ich dziesięć.

Nie jest to pojedyncza chmura ani krótkotrwała burza. Wszystko wskazuje na to, iż mamy do czynienia ze strukturą obejmującą kilka warstw atmosfery Saturna i związaną z jednym z potężnych prądów strumieniowych. Wyniki tych zaskakujących badań opublikowano właśnie w Science Advances.

Dziesięciokąt na południowym biegunie Saturna

Nową strukturę można określić mianem południowego dziesięciokąta Saturna. Astronomowie nie używają jednak jeszcze takiej nazwy jako oficjalnego określenia zjawiska. Narazie najważniejsze jest ustalenie, czym adekwatnie jest obserwowana formacja i dlaczego powstała właśnie teraz.

Pierwsze wskazówki pojawiły się na zdjęciach wykonanych z Ziemi. W 2024 r. Agustín Sánchez-Lavega z Uniwersytetu Kraju Basków oraz astronomowie-amatorzy Trevor Barry i Jean-Paul Oger zauważyli delikatne pofalowanie w pobliżu południowego bieguna Saturna. Kolejne obserwacje z 2025 r. sugerowały już, iż nieregularna wcześniej struktura zaczyna przyjmować bardziej określony kształt.

Ujęcie z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a NASA wyraźnie pokazuje dziesięciokąt otaczający południowy biegun Saturna. X oznacza obszar, w którym dane nie zostały zebrane. Zdjęcie: NASA, ESA, STScI, Agustin Sánchez-Lavega (UPV), Amy Simon (NASA-GSFC), Michael Wong (UC Berkeley); Przetwarzanie obrazu: Alyssa Pagan

Dopiero obserwacje Hubble’a pozwoliły przyjrzeć się jej z odpowiednią dokładnością. Kosmiczny teleskop nie musi przebijać się przez ziemską atmosferę, która ogranicza ostrość obserwacji prowadzonych z powierzchni naszej planety. Dzięki temu astronomowie mogli prześledzić strukturę na przestrzeni kilku lat.

Najstarsze zdjęcia Hubble’a, na których można dostrzec ślady tej formacji, pochodzą z 2023 roku. Oznacza to, iż naukowcy prawdopodobnie obserwują nie gotowy, stabilny układ, ale proces jego powstawania i ewolucji.

Hubble znalazł coś, czego nie widziała sonda Cassini

Saturn był przez lata bardzo dokładnie obserwowany przez sondę Cassini, która badała planetę od 2004 do 2017 r. Jej instrumenty dostarczyły ogromnej ilości danych dotyczących atmosfery, pierścieni i księżyców Saturna.

Cassini nie znalazła jednak śladu podobnej, długotrwałej struktury przy południowym biegunie.

Naukowcy od dawna spodziewali się, iż jeżeli północna część atmosfery Saturna jest zdolna do tworzenia tak niezwykłych układów, podobne zjawisko może występować również na południu. Problem polegał na tym, iż przez lata nie było na to przekonujących dowodów.

Najnowsze zdjęcia Kosmicznego Teleskopu Hubble’a NASA pokazują gazowego olbrzyma Saturna i jego biegun południowy, gdzie astronomowie odkryli dziesięcioboczną falę atmosferyczną. Obserwacje pokazują, iż dziesięciokąt rozciąga się przez wiele warstw atmosfery Saturna. Zdjęcie: NASA, ESA, STScI, Agustin Sánchez-Lavega (UPV), Amy Simon (NASA-GSFC), Michael Wong (UC Berkeley); Przetwarzanie obrazu: Alyssa Pagan

Północny biegun Saturna jest zdominowany przez słynny heksagon, czyli ogromny prąd atmosferyczny tworzący niemal idealny sześciokątny układ. Struktura ta została po raz pierwszy zauważona jeszcze w czasach misji Voyager, a późniejsze obserwacje pokazały, iż utrzymuje się przez dziesięciolecia.

Nowo odkryta struktura na południu jest pod pewnymi względami podobna. Ona również znajduje się w obrębie silnego prądu strumieniowego i obejmuje dużą część polarnej atmosfery. Na tym podobieństwa się jednak kończą.

Dlaczego na północy jest sześciokąt, a na południu dziesięciokąt?

Atmosfera Saturna nie jest spokojnym oceanem chmur. To ogromny układ ruchów gazu, wiatrów i prądów strumieniowych. Wiatry w atmosferze planety należą do najszybszych w Układzie Słonecznym, a ich zachowanie jest dodatkowo modyfikowane przez obrót Saturna.

Północny heksagon jest szczególnym przykładem tego, jak przepływ atmosferyczny może przyjąć stabilny, geometryczny kształt. Naukowcy od lat wykorzystują modele komputerowe, aby zrozumieć, w jaki sposób ruch gazu może prowadzić do powstania takiej struktury.

Południowy dziesięciokąt może być związany z podobnymi procesami, ale niekoniecznie powstaje dokładnie w ten sam sposób. Na razie nie wiadomo, dlaczego jego kształt jest inny ani co spowodowało jego pojawienie się.

Istotna jest również różnica w zachowaniu obu struktur. Północny sześciokąt jest wyjątkowo stabilny i obserwowano go przez ponad 40 lat. Południowa formacja wydaje się natomiast wzmacniać i zmieniać w czasie.

To daje astronomom rzadką możliwość obserwowania atmosferycznego zjawiska praktycznie od jego narodzin.

To nie jest tylko warstwa chmur

Zdjęcia Hubble’a dostarczają jeszcze jednej ważnej informacji. Dziesięciokąt nie ogranicza się do jednej wysokości w atmosferze Saturna.

Astronomowie obserwowali planetę przy różnych długościach fali światła. Poszczególne zakresy pozwalają zajrzeć na różne wysokości atmosfery. Położenie obserwowanej struktury nieznacznie się zmienia w zależności od wykorzystanej długości fali, co sugeruje, iż formacja rozciąga się pionowo.

Nie mamy przy tym do czynienia po prostu z nietypowym układem widocznych z góry chmur. Zjawisko jest związane z większą częścią atmosferycznej cyrkulacji Saturna.

Astronomowie otrzymali więc coś w rodzaju trójwymiarowego problemu. Muszą ustalić nie tylko, dlaczego gaz porusza się wokół bieguna w taki sposób, ale również jak ruchy na różnych wysokościach atmosfery wpływają na siebie nawzajem.

Saturn właśnie wraca do gry

Odkrycie było możliwe również dzięki zmianom pór roku na Saturnie. Planeta potrzebuje około 29,5 ziemskiego roku na jedno okrążenie Słońca. Jej oś obrotu jest nachylona, dlatego również na Saturnie występują pory roku, choć realizowane są one znacznie dłużej niż na Ziemi.

Wraz ze zmianą położenia Saturna względem Słońca zmienia się również widoczność jego biegunów z Ziemi. Południowy biegun przez pewien czas był mniej dogodny do obserwacji, ale w tej chwili ponownie staje się dla astronomów łatwiejszym celem.

To właśnie tutaj ogromne znaczenie ma długowieczność Hubble’a.

Program OPAL, czyli Outer Planet Atmospheres Legacy, został stworzony po to, aby regularnie fotografować planety zewnętrzne Układu Słonecznego. Zamiast wykonywać jedno zdjęcie i przechodzić do kolejnego celu, astronomowie mogą porównywać obrazy tej samej planety wykonywane rok po roku.

Dzięki temu w danych można znaleźć rzeczy, których nie dałoby się zauważyć podczas pojedynczej obserwacji.

Hubble pokazuje, iż warto patrzeć na planety przez lata

W astronomii nie zawsze najcenniejsze jest najbardziej szczegółowe zdjęcie wykonane w jednym momencie. Czasami znacznie więcej informacji daje seria pozornie podobnych fotografii.

Tak właśnie jest w przypadku Saturna. Gdyby astronomowie mieli do dyspozycji tylko jedno zdjęcie z 2026 r., wiedzieliby, iż w pobliżu południowego bieguna istnieje dziesięciokątna struktura. Dzięki archiwalnym obserwacjom mogą natomiast zobaczyć, iż kilka lat wcześniej była ona znacznie mniej wyraźna.

Nie chodzi już tylko o to, czym jest ta struktura, ale również co spowodowało jej powstanie.

Naukowcy chcą teraz sprawdzić, czy dziesięciokąt będzie dalej ewoluował, czy z czasem ustabilizuje się i pozostanie na Saturnie przez dziesięciolecia, podobnie jak północny sześciokąt. Możliwe też, iż zjawisko okaże się znacznie krótsze i w kolejnych latach zacznie zanikać.