Astronomii știu de ani buni că există apă în atmosfera superioară a lui Saturn, dar nu știau exact de unde provenea. Noi observații au descoperit că apa plouă în Saturn și provine din inelele planetei.
„Saturn este prima planetă care arată o interacțiune semnificativă între atmosfera și sistemul de inele”, a declarat James ODonoghue, cercetător postuniversitar la Universitatea din Leicester și autor al unei noi lucrări publicate în revista Nature. „Principalul efect al ploii inelare este faptul că acționează pentru a„ potoli ”ionosfera Saturnului, reducând sever densitățile de electroni în regiunile în care cade.”
Folosind Observatorul Keck, ODonoghue și o echipă de cercetători au descoperit particule de apă încărcate care cad din inelele planetei în atmosfera lui Saturn. De asemenea, au descoperit că amploarea ploii inelare este mult mai mare și se încadrează pe zone mai mari ale planetei, decât se credea anterior. Lucrarea dezvăluie că ploaia influențează compoziția și structura temperaturii a părților din atmosfera superioară a lui Saturn.
O’Donoghue a spus că efectul inelului asupra densităților de electroni este important, deoarece explică de ce, timp de multe decenii, observațiile au arătat că densitățile de electroni sunt neobișnuit de scăzute la unele latitudini de la Saturn.
„Se dovedește un factor important al mediului ionosferic al lui Saturn, pe extinderea vastă a planetei, sunt particule inelare situate la 120.000 de mile [200.000 de kilometri] deasupra capului”, a spus Kevin Baines, coautor pe hârtie, de la Jet Propulsion Laboratory. "Particulele inelare afectează ce specii de particule sunt în această parte a temperaturii atmosferice."
La începutul anilor 1980, imaginile navei spațiale Voyager de la NASA au arătat două-trei benzi întunecate de pe Saturn, iar oamenii de știință teoretizau că apa ar fi putut să se ducă în acele benzi din inele. Atunci astronomii care folosesc Observatorul Infraroșu al ESA au descoperit prezența unor urme de apă în atmosfera lui Saturn în 1997, dar nu au putut găsi cu adevărat o explicație pentru ce a fost acolo și cum a ajuns acolo.
Apoi, în 2011, observațiile cu observatorul spațial Herschel au determinat gheața de apă din gheizerele de pe Enceladus a format un inel uriaș de vapori de apă în jurul lui Saturn.
Dar benzile văzute de Voyager nu au fost văzute din nou până în 2011, când echipa a observat planeta cu NIRSPEC a Observatorului Keck, un spectrograf cu infraroșu aproape care combină acoperirea largă a undei cu rezoluția spectrală ridicată, permițând observatorilor să vadă clar emisiile subtile de la părțile strălucitoare ale lui Saturn.
Efectul ploii inelare are loc în ionosfera lui Saturn (Pământul are o ionosferă similară), unde particulele încărcate sunt produse atunci când atmosfera neutră este expusă la un flux de particule energetice sau radiații solare. Când oamenii de știință au urmărit modelul emisiilor unei molecule de hidrogen care constă din trei atomi de hidrogen (mai degrabă decât cei doi obișnuiți), ei se așteptau să vadă o strălucire uniformă în infraroșu pe toată planeta.
Ceea ce au observat în schimb au fost o serie de benzi luminoase și întunecate, cu un model care imita inelele planetei. Câmpul magnetic al lui Saturn „mapează” inelele bogate în apă și golurile fără apă dintre inele în atmosfera planetei.
Au crezut că particulele de apă încărcate din inelele planetei erau atrase către planetă de câmpul magnetic al lui Saturn și neutralizând ionii de hidrogen triatomic strălucitori. Aceasta lasă „umbre” mari în ceea ce altfel ar fi o strălucire cu infraroșu la nivel mondial. Aceste umbre acoperă 30 până la 43% din suprafața atmosferei superioare a planetei de la aproximativ 25 la 55 de grade latitudine. Aceasta este o suprafață semnificativ mai mare decât sugerează imaginile Voyager.
Atât Pământul, cât și Jupiter au o regiune ecuatorială foarte uniformă strălucitoare. Oamenii de știință se așteptau și la acest model la Saturn, dar au văzut în schimb diferențe dramatice la latitudini diferite.
"În cazul în care Jupiter strălucește uniform în regiunile sale ecuatoriale, Saturn are benzi întunecate în care apa cade, întunecând ionosfera", a spus Tom Stallard, unul dintre coautorii lucrării la Leicester. „Încercăm și acum să investigăm aceste funcții cu un instrument din nava spațială Cassini a NASA. Dacă avem succes, Cassini ne poate permite să vedem mai detaliat modul în care apa elimină particulele ionizate, cum ar fi orice schimbare a altitudinii sau efectele care vin cu timpul zilei. "
Surse: Observatorul Keck
, Natură.
