Ringen van Saturnus warmen de bovenste atmosfeer op
De meest waarschijnlijke verklaring is dat de ijzige ringdeeltjes die op de atmosfeer van Saturnus neerdwarrelen deze opwarming veroorzaken. Dit schrijft een team van astronomen dat verschillende datasets heeft geanalyseerd die zijn verkregen door de Hubble Space Telescope, de Cassini ruimtesonde van de NASA, de Voyager 1 en 2 ruimtesondes en de International Ultraviolet Explorer-missie. Dit kan het gevolg zijn van de inslag van micrometeorieten, deeltjesbombardementen van de zonnewind, ultraviolette straling van de Zon of elektromagnetische krachten die elektrisch geladen stof oppikken.
“Hoewel de langzame desintegratie van de ringen bekend is, is de invloed ervan op de atomaire waterstof van de planeet een verrassing”, aldus dr. Lotfi Ben-Jaffel, onderzoeker aan het Instituut voor Astrofysica in Parijs en het Lunar & Planetary Laboratorium van de Universiteit van Arizona.
“Van de Cassini-sonde wisten we al over de invloed van de ringen. We wisten echter niets over het atomaire waterstofgehalte.”
“Alles wordt aangedreven door de ringdeeltjes die op specifieke breedtegraden in de atmosfeer cascaderen. Ze veranderen de bovenste atmosfeer waardoor de samenstelling verandert.”
“En dan heb je nog botsingsprocessen met atmosferische gassen die waarschijnlijk de atmosfeer op een bepaalde hoogte verwarmen.”
Voor de conclusie van het team moesten archiefwaarnemingen in ultraviolet licht van vier ruimtemissies die Saturnus hebben bestudeerd, worden samengevoegd.
Hiertoe behoren waarnemingen van de Voyager-sondes die in de jaren ’80 langs Saturnus vlogen en het UV-overschot maten. Die metingen werden destijds door astronomen afgedaan als ruis in de detectoren.
De Cassini-missie van de NASA, die in 2004 bij Saturnus aankwam, verzamelde ook gedurende meerdere jaren, UV-gegevens over de atmosfeer. Maar de vraag bleef of alle gegevens denkbeeldig konden zijn of in plaats daarvan een echt verschijnsel op Saturnus weerspiegelden.
De sleutel tot het leggen van de puzzel lag in het besluit van het team om gebruik te maken van de metingen van de Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) van de Hubble Space Telescope.
De nauwkeurige waarnemingen van Saturnus werden gebruikt om de archiefgegevens van alle vier de andere ruimtemissies die naar Saturnus hebben gekeken, te ijken.
De astronomen vergeleken de STIS UV-gegevens van Saturnus met de lichtverdeling van meerdere ruimtemissies en instrumenten. Toen alles was gekalibreerd zagen de onderzoekers duidelijk dat de spectra consistent zijn over alle missies heen.
Dit was mogelijk omdat men hetzelfde referentiepunt had, van Hubble, over de snelheid van overdracht van energie uit de atmosfeer zoals gemeten over tientallen jaren. Voor de onderzoekers was het een verrassing. Ze zetten gewoon de verschillende lichtverdelingssystemen samen en toen realiseerden ze zich dat die hetzelfde waren.
Vier decennia aan UV-gegevens bestrijken meerdere zonnecycli en helpen astronomen de seizoensgebonden effecten van de Zon op Saturnus te bestuderen. Door alle verschillende gegevens samen te brengen en te kalibreren ontdekten de onderzoekers dat er geen verschil is in het niveau van de UV-straling.
“op elk moment, op elke positie op de planeet, kunnen we het UV-stralingsniveau volgen. Dit wijst op de gestage “ijsregen” van de ringen van Saturnus als de beste verklaring,” aldus dr. Ben-Jaffel.
“We staan nog maar aan het begin van dit ringkarakteriseringseffect op de bovenste atmosfeer van de planeet”. “We willen uiteindelijk een globale aanpak hebben die een echte handtekening zou opleveren over de atmosferen op verre werelden.”
“Een van de doelen van dit onderzoek is om te kijken hoe we het kunnen toepassen op planeten die om andere sterren draaien. Noem het maar een zoektocht naar exo-ringen,” aldus dr. Ben-Jaffel.
Een artikel met de bevindingen is in de Planetary Science Journal gepubliceerd.
Artikel: Lotfi Ben-Jaffel et al. 2023. The Enigmatic Abundance of Atomic Hydrogen in Saturn’s Upper Atmosphere. Planet. Sci. J 4, 54; doi: 10.3847/PSJ/acaf78
Eerste publicatie: 31 maart 2023
Bron: sci-news
