A csillagászok évek óta tudják, hogy Saturna felső légkörében van víz, de nem voltak biztosak benne, pontosan honnan származik. Új megfigyelések szerint a víz esik a Szaturnuszon, és a bolygó gyűrűiből jön.
„A Saturn az első bolygó, amely jelentős kölcsönhatást mutat a légkör és a gyűrűrendszer között” - mondta James O’Donoghue, a Leicesteri Egyetem posztgraduális kutatója és egy új cikk szerzője, amely a Nature folyóiratban jelent meg. "A gyűrűes eső fő hatása az, hogy" kioltja "a Saturn ionoszféráját, és súlyosan csökkenti az elektron sűrűségét azokban a régiókban, ahol esik."
A Keck Observatory segítségével az O'Donoghue és a kutatók egy csoportja feltöltött vízrészecskéket talált a bolygó gyűrűiből a Szaturnusz légkörébe. Megállapították azt is, hogy az eső sokkal nagyobb, és a bolygó nagyobb területein esik át, mint azt korábban gondolták. A munka feltárja, hogy az eső befolyásolja a Saturn felső légkörének részeinek összetételét és hőmérsékleti szerkezetét.
O'Donoghue szerint a gyűrűnek az elektronsűrűségre gyakorolt hatása fontos, mivel ez magyarázza, hogy sok évtizede a megfigyelések azt mutatták, hogy a szaturnusz egyes szélességeinél az elektronsűrűség szokatlanul alacsony.
"Kiderült, hogy a Szaturnusz ionoszférikus környezetének és éghajlatának egyik fő mozgatórugója a gyűrűs részecskék, amelyek 120 000 mérföld [200 000 kilométer] fölött fekszenek" - mondta Kevin Baines, a cikkben szereplő társszerző a Jet Propulsion Laboratory-ból. "A gyűrűs részecskék befolyásolják, hogy mely részecskék vannak a légköri hőmérséklet ezen részén."
A nyolcvanas évek elején a NASA Voyager űrhajójáról készült képek két-három sötét sávot mutattak a Saturnán, és a tudósok elméletük szerint a víz a zuhanyokba zuhanhatott volna a gyűrűkből. Aztán az ESA Infravörös Megfigyelőközpontját használó csillagászok 1997-ben felfedezték a víz nyomnyi mennyiségének jelenlétét a Szaturnusz légkörében, de nem igazán találtak magyarázatot arra, hogy miért volt ott, és hogyan jutott oda.
Aztán 2011-ben a Herschel űrmegfigyelő intézettel az Enceladuson lévő gejzírekből származó vízjég meghatározta a Szaturnusz körül egy óriási vízgőz-gyűrűt.
De a Voyager által megtekintett sávokat csak 2011-ben láthatták újra, amikor a csapat megfigyelte a bolygót a Keck Observatory NIRSPEC-jével, egy közeli infravörös spektrográffal, amely a széles hullámhossz lefedettséget és a nagy spektrális felbontást ötvözi, lehetővé téve a megfigyelők számára, hogy egyértelműen látják a a Saturn fényes részei.
A gyűrűes eső hatása a Szaturnusz ionoszférájában fordul elő (a Földnek hasonló ionoszféra van), ahol töltött részecskék keletkeznek, amikor az egyébként semleges atmoszférát energiás részecskék áramlása vagy napsugárzás érinti. Amikor a tudósok nyomon követték egy adott hidrogén molekula kibocsátásának mintáját, amely három hidrogénatomból áll (a szokásos kettő helyett), várták, hogy egységes bolygószintű infravörös fényt fognak látni.
Ehelyett megfigyelték a világos és sötét sávok sorozatát, amelynek mintája a bolygó gyűrűit utánozta. A Szaturnusz mágneses tere „feltérképezi” a vízben gazdag gyűrűket és a gyűrűk közötti vízmentes réseket a bolygó légkörére.
Feltételezték, hogy a bolygó gyűrűiből töltött víz részecskéket a Szaturnusz mágneses tere húzza a bolygó felé, és semlegesítik az izzó triatomi hidrogénionokat. Ez nagy „árnyékokat” hagy abban, ami egyébként egy bolygószintes infravörös fény lenne. Ezek az árnyékok a bolygó felső légköri felületének 30–43 százalékát fedik le, körülbelül 25–55 fok szélességben. Ez egy jóval nagyobb terület, mint amit a Voyager képei javasoltak.
Mind a Föld, mind a Jupiter nagyon egyenletesen izzó egyenlítői régióval rendelkezik. A tudósok ezt a mintát Saturnán is elvárták, ám drámai különbségeket láttak eltérő szélességi fokon.
"Ahol a Jupiter egyenletesen ragyog az egyenlítői régiói között, a Szaturnusznak sötét sávjai vannak, ahol a víz beesik, és sötétebbé teszi az ionoszférát" - mondta Tom Stallard, a cikk egyik szerzője a Leicesterben. „Most megpróbáljuk ezeket a funkciókat a NASA Cassini űrhajójával is vizsgálni. Ha sikeresek vagyunk, a Cassini lehetővé teheti számunkra, hogy részletesebben megvizsgáljuk, hogy a víz miként távolítja el az ionizált részecskéket, például a magasság változásait vagy a napszakhoz kapcsolódó hatásokat. "
Források: Keck Observatory
, Természet.
