Webb detecteert complexe structuren in de bovenste atmosfeer van Saturnus
Astronomen hebben met behulp van de Webb Space Telescope een reeks donkere, kraalvormige en asymmetrische structuren gevonden in de ionosfeer en stratosfeer van Saturnus.
“Deze mogelijkheid om Webb te gebruiken was de eerste keer dat we zulke gedetailleerde nabij-infraroodwaarnemingen van het poollicht en de bovenste atmosfeer van Saturnus konden doen. De resultaten kwamen als een complete verrassing”, aldus professor Tom Stallard van de Northumbria University.
“We hadden verwacht emissies in brede banden op verschillende niveaus te zien.”
“In plaats daarvan hebben we fijnmazige patronen van kralen en sterren gezien die, ondanks hun enorme afstanden in hoogte, op de een of andere manier met elkaar verbonden kunnen zijn – en mogelijk ook verband houden met de beroemde zeshoek dieper in de wolken van Saturnus.”
“Deze kenmerken waren volkomen onverwacht en zijn momenteel nog volledig onverklaard.”
De onderzoekers richtten zich op het detecteren van infrarood-emissies door een positief geladen moleculaire vorm van waterstof, H3+, die een sleutelrol speelt in reacties in de atmosfeer van Saturnus en daardoor waardevolle inzichten kan verschaffen in de chemische en fysische processen die er plaatsvinden.
Met Webbs nabij-infraroodspectrograaf konden de wetenschappers gelijktijdig H3+-ionen uit de ionosfeer, 1100 km boven het nominale oppervlak van Saturnus, en methaanmoleculen in de onderliggend stratosfeer, op een hoogte van 600 km, waarnemen.
In het elektrisch geladen plasma van de ionosfeer observeerden ze een reeds donkere, kraalachtige structuren ingebed in heldere aurorahalo’s.
Deze structuren bleven urenlang stabiel, maar leken over langere perioden langzaam te drijven. Zo’n 500 kilometer lager, in de stratosfeer van Saturnus, ontdekte het team een asymmetrische stervormige structuur. Deze ongewone structuur strekte zich uit van de noordpool van Saturnus richting de evenaar.
Slechts vier van de zes armen van de ster waren zichtbaar, waarvan er twee op mysterieuze wijze ontbraken, waardoor een scheef patroon ontstond.
“De bovenste atmosfeer van Saturnus is tot nu toe ongelooflijk moeilijk te bestuderen gebleken met missies en telescoopfaciliteiten vanwege de extreem zwakke emissies uit dit gebied”, aldus professor Stallard.
“Webbs ongelooflijke gevoeligheid heeft een revolutie teweeggebracht in ons vermogen om deze atmosferische lagen waar te nemen en structuren onthuld die totaal anders zijn dan alles wat we ooit eerder op een planeet hebben gezien.”
De auteurs brachten de exacte locaties van de structuren in kaart en ontdekten dat ze hetzelfde gebied van Saturnus op verschillende niveaus overlapten, waarbij de armen van de ster leken te ontspringen vanuit posities direct boven de punten van de zeshoek op stormwolkniveau.
Dit suggereert dat de processen die de patronen aansturen, mogelijk van invloed zijn op een kolom die zich dwars door de atmosfeer van Saturnus reikt.
“We denken dat de donkere kralen het gevolg kunnen zijn van complexe interacties tussen de magnetosfeer van Saturnus en zijn roterende atmosfeer, wat mogelijk nieuwe inzichten oplevert in de energie-uitwisseling die het poollicht op Saturnus aanstuurt”, aldus professor Stallard.
“Het asymmetrische sterpatroon suggereert dat er voorheen onbekende atmosferische processen in de stratosfeer van Saturnus plaatsvinden, mogelijk in verband met het zeshoekige stormpatroon dat dieper in de atmosfeer van Saturnus is waargenomen.”
“Het is verleidelijk dat de donkerste kralen in de ionosfeer lijken uit te lijnen met de sterkste armen in de stratosfeer, aar het is op dit moment nog niet duidelijk of ze daadwerkelijk met elkaar verbonden zijn of dat het gewoon toeval is.”
Hoewel beide kernmerken belangrijke implicaties kunnen hebben voor het begrip van de atmosferische dynamiek op gasreuzen, is er meer onderzoek nodig om de onderliggende oorzaken te verklaren.
Het team hoopt in de toekomst meer tijd te krijgen voor vervolgwaarnemingen van Saturnus om met de Webb Space Telescope de kenmerken verder te onderzoeken.
Nu de planeet op zijn equinox staat, wat ongeveer elke 15 aardse jaren gebeurt, kunnen de structuren dramatisch veranderen naarmate de oriëntatie van Saturnus ten opzichte van de Zon verschuift en het noordelijk halfrond de herfst ingaat.
“Omdat geen van beide atmosferisch lagen met telescopen op Aarde kan worden waargenomen, is de noodzaak van vervolgwaarnemingen met Webb tijdens deze belangrijke periode van seizoensverandering op Saturnus dringend”, aldus professor Stallard, hoofdauteur van een artikel gepubliceerd in de Geophysical Research Letters.
De auteurs presenteerden hun bevindingen ook deze maand tijdens de EPSC-DPS2025 Joint Meeting in Helsinki, Finland.
Artikel:
- Tom S. Stallard et al. 2025. JWST/NIRSpec Detection of Complex Structures in Saturn’s Sub-Auroral Ionosphere and Stratosphere. Geophysical Research Letters 52 (17): e2025GL116491; doi: 10.1029/2025GL116491
- Tom S. Stallard et al. 2025. JWST’s transformational observations of Giant Planet ionospheres. EPSC Abstracts 18: EPSC-DPS2025-817; doi: 10.5194/epsc-dps2025-1438
Eerste publicatie: 20 september 2025
Bron: diverse bronnen
