Określenie długości dnia na planetach Układu Słonecznego jest zadaniem wymagającym, zwłaszcza w przypadku gazowych olbrzymów. Na Ziemi średni dzień trwa 24 godziny, a jego długość można precyzyjnie zmierzyć dzięki widocznym cechom powierzchni, obserwacjom astronomicznym oraz zegarom atomowym. Dzień słoneczny, czyli czas powrotu Słońca do tej samej pozycji na niebie, wynosi średnio 24 godziny, natomiast dzień gwiazdowy – czas, po którym odległe gwiazdy pojawiają się w tej samej pozycji – jest nieco krótszy i trwa 23 godziny, 56 minut i 4 sekundy.
Problem jednak w tym, że w przypadku planet takich jak Jowisz czy Saturn, które nie posiadają stałej powierzchni, naukowcy nie mogą polegać na obserwacji trwałych punktów odniesienia na ich powierzchni. Wyzwanie potęguje odległość tych planet od Ziemi oraz ich gęste atmosfery, które skutecznie ukrywają wszelkie potencjalne „znaczniki” obrotu.
Czytaj także: Ostatnia szansa na zobaczenie tego zjawiska! Saturn zmieni się bezpowrotnie
Astronomowie musieli więc opracować alternatywne metody. W przypadku Jowisza kluczowe okazało się pole magnetyczne planety, które jest lekko przesunięte względem osi obrotu. Ta asymetria generuje okresowe sygnały radiowe, umożliwiając precyzyjne wyznaczenie długości doby jowiszowej – wynosi ona około 9,9 godziny.
Saturn okazał się jednak znacznie trudniejszym przypadkiem. Jego pole magnetyczne jest niemal idealnie zgrane z osią obrotu, przez co nie generuje charakterystycznych sygnałów radiowych. Przez lata długość dnia na Saturnie była jedynie szacowana, a wyniki różnych misji, w tym sond Voyager i Cassini, różniły się nawet o kilkanaście minut.
Przełom w tej sprawie przyniosły badania Christophera Mankovicha z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz, który wykorzystał dane zebrane przez sondę Cassini podczas jej misji wokół Saturna w latach 2004–2017. Wcześniejsze analizy sugerowały, że pierścienie Saturna reagują na subtelne wibracje i oscylacje, których źródło znajduje się wewnątrz planety. Te niewielkie zmiany w polu grawitacyjnym Saturna wpływają na cząsteczki tworzące pierścienie, powodując powstawanie fal i charakterystycznych wzorów.
Czytaj także: Przełomowe odkrycie w Układzie Słonecznym. Saturn skrywa niezwykłego towarzysza
Mankovich i jego zespół opracowali model wewnętrznej struktury Saturna, który pozwolił powiązać obserwowane fale w pierścieniach z konkretnymi oscylacjami planety. Dzięki temu udało się precyzyjnie wyznaczyć długość dnia na Saturnie: 10 godzin, 33 minuty i 38 sekund. Wynik ten jest znacznie dokładniejszy niż wcześniejsze szacunki i stanowi ważny krok w badaniach nad gazowymi olbrzymami.
Misja Cassini zakończyła się w 2017 roku spektakularnym wejściem sondy w chmury Saturna. Nie zmienia to jednak faktu, że dane zebrane przez sondę podczas ponad dekady spędzonej w otoczeniu Saturna, wciąż dostarczają nam nowych informacji o tym gazowym olbrzymie i jego księżycach i tak będzie zapewne jeszcze przez długie dekady.