За допомогою[{” attribute=”” tabindex=”0″ role=”link”>James Webb Space Telescope, scientists uncovered bizarre atmospheric structures on Saturn, including drifting “dark beads” in the ionosphere and an asymmetric star pattern in the stratosphere.
Both may connect to Saturn’s iconic hexagonal storm, but their true nature remains a mystery.
Webb Telescope Unveils Saturn’s Atmospheric Mysteries
A new investigation of Saturn’s upper atmosphere, carried out with the James Webb Space Telescope (JWST), has uncovered strikingly unusual features never before observed on any planet in the Solar System. The findings were unveiled last week by Professor Tom Stallard of Northumbria University during the EPSC-DPS2025 Joint Meeting in Helsinki.
“This opportunity to use JWST was the first time we have ever been able to make such detailed near-infrared observations of Saturn’s aurora and upper atmosphere. The results came as a complete surprise,” said Professor Stallard.
https://www.youtube.com/watch?v=otkuqxvjcny
Це відео показує, як структури, що спостерігаються в іоносфері та стратосфері Сатурна, відносяться один до одного. Починаючи з Аврори на 1100 км, яскравість збільшується, щоб виявити темні риси, подібні до бісеру. Потім відео впадає у форми зіркової руки всередині основного 600 км шару. Найтемніші намистини в іоносфері, схоже, вишикуються з найсильнішою рукою під нею, але незрозуміло, чи це випадково, чи це пропонує з’єднання між найнижчими та найвищими шарами атмосфери Сатурна. Кредит:[{” attribute=”” tabindex=”0″ role=”link”>NASA/ESA/CSA/Stallard et al 2025.
Beads, Stars, and the Unexpected Patterns
“We anticipated seeing emissions in broad bands at the various levels. Instead, we’ve seen fine-scaled patterns of beads and stars that, despite being separated by huge distances in altitude, may somehow be interconnected – and may also be linked to the famous hexagon deeper in Saturn’s clouds. These features were completely unexpected and, at present, are completely unexplained.”
The discovery was made by an international collaboration of 23 researchers from the UK, US, and France, who observed Saturn for a continuous 10-hour stretch on November 29, 2024, while the planet rotated under JWST’s gaze.
Hydrogen Ions and Methane Molecules Under the Lens
The team focused on detecting infrared emissions by a positively charged molecular form of hydrogen, H3+, which plays a key role in reactions in Saturn’s atmosphere and so can provide valuable insights into the chemical and physical processes at work. JWST’s Near Infrared Spectrograph allowed the team to simultaneously observe H₃⁺ ions from the ionosphere, 1,100 kilometers above Saturn’s nominal surface, and methane molecules in the underlying stratosphere, at an altitude of 600 kilometers.
In the electrically charged plasma of the ionosphere, the team observed a series of dark, bead-like features embedded in bright auroral halos. These structures remained stable over hours but appeared to drift slowly over longer periods.
https://www.youtube.com/watch?v=6yurglt-ma0
Це відео стратосфери Сатурна показує складну та дуже дивну зіркову структуру, виявлену вперше безпрецедентною чутливістю JWST. Чотири темні гурти простягаються від полярного регіону, схоже, складаючи чотири з шести зброї, які відповідають відомому шестикуттю Сатурна в нижній атмосфері. У цей момент невідомо, чому темні руки тече до екватора, або чому дві руки відсутні, але причини можуть бути пов’язані зі складними структурами бісеру, що спостерігаються багато сотень кілометрів вище в іоносфері. Кредит: NASA/ESA/CSA/Stallard et al 2025.
Зоряна зірка над північним полюсом Сатурна
У стратосфері Сатурна на 500 кілометрів, команда виявила асиметричну функцію у формі зірки. Ця незвичайна структура поширилася з північного полюса Сатурна до екватора. Було видно лише чотири з шести зброї зірки, з двома загадково відсутніми, створюючи однобічний малюнок.
“Верхня атмосфера Сатурна виявила неймовірно складну для вивчення місій та телескопських закладів на сьогоднішній день через надзвичайно слабкі викиди цього регіону”, – сказав професор Сталлард. “Неймовірна чутливість JWST революціонізувала нашу здатність спостерігати за цими атмосферними шарами, розкриваючи структури, які повністю не схожі на все, що ми бачили раніше на будь -якій планеті”.
Зв’язок із шестикутною штормом Сатурна
Команда відобразила точні місця особливостей і виявила, що вони перекривали одну і ту ж область Сатурна на різних рівнях, і руки зірки, як видаються, виходять з позицій безпосередньо над точками шестикутника на рівні шторму. Це говорить про те, що процеси, що рухають шаблони, можуть впливати на розтягування колони прямо через атмосферу Сатурна.
“Ми вважаємо, що темні намистини можуть бути наслідком складних взаємодій між магнітосферою Сатурна та його обертовою атмосферою, потенційно надаючи нові уявлення про обмін енергетикою, що сприяє Аврорі Сатурна. Асиметрична зоряна схема передбачає раніше невідомі атмосферні процеси, що діють у странсфері Сатурна, що пов’язана з допрофедрою, що спостерігається в середині шторму.
https://www.youtube.com/watch?v=nqnvv_k5dfq
Це відео іоносфери Сатурна підкреслює контраст у яскравості між інфрачервоними спостереженнями JWST про полярну та тьмяну риси бісеру. Сама Аврора відносно слабка, майже неможлива зображення із Землі, потребуючи годин інтеграції для спостереження за допомогою наземних даних. Однак полярні риси не менше в чотири рази яскравіші, ніж найяскравіші частини темних рис бісеру, тому для правильного показу прихованих рис полярна полярна є повністю насиченою. Кредит: NASA/ESA/CSA/Stallard et al 2025.
Збіг чи космічне посилання?
“Танталізуючи, що найтемніші намистини в іоносфері, схоже, вишикуються з найсильнішою зірковою рукою в стратосфері, але на даний момент незрозуміло, чи вони насправді пов’язані, чи це просто збіг”.
Незважаючи на те, що обидві функції можуть мати суттєві наслідки для розуміння атмосферної динаміки на планетах газових гігантів, потрібно більше роботи для надання пояснень основних причин.
Сезонні зміни та терміновість для подальшого спостереження
Команда сподівається, що в майбутньому може бути надано додатковий час для подальшого спостереження за Сатурном з JWST для подальшого вивчення функцій. З планетою на її рівнодення, яке відбувається приблизно кожні 15 років Землі, структури можуть різко змінюватися, коли орієнтація Сатурна на сонце зміщується і північна півкуля переміщується в осінь.
“Оскільки жоден атмосферний шар не можна спостерігати за допомогою наземних телескопів, потреба у спостереженні за JWST спостереження протягом цього ключового часу сезонних змін Сатурна натискає”,-додав Сталлард.
Список літератури:
«Трансформаційні спостереження JWST про гігантську планету іоносфери» Тома Сталларда, Генріка Меліна, Люка Мура, Емми Томас, Кеті Ноулз, Паола Тіранті та Джеймса О’Доног’ю, 8 липня 2025, Тези доповідей EPSC.
Doi: 10.5194/epsc-dps2025-817
“JWST/NIRSpec Detection of Complex Structures in Saturn’s Sub-Auroral Ionosphere and Stratosphere” by Tom S. Stallard, Luke Moore, Henrik Melin, Omakshi Agiwal, M. Nahid Chowdhury, Rosie E. Johnson, Katie L. Knowles, Emma M. Thomas, Paola I. Tiranti, James O’Donoghue, Khalid Mohamed, Ingo Mueller-Wodarg, Leigh Fletcher, Imke de Pater, Thierry Fouchet та Sarah V. Badman, 28 серпня 2025, Листи геофізичних досліджень.
Doi: 10.1029/2025g116491
Дослідження Сатурна підтримали гранти Ради з питань наукових та технологічних закладів (STFC), програми роботи NASA Solar System та Європейської ради з досліджень. Дослідження є частиною постійних революційних спостережень JWST на планетах нашої Сонячної системи.
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня ScitechDaily.
