![]() | ORION |
| | ||||||
Deszcz z pierścieni Saturna
Koncepcja artystyczna ukazująca, jak naładowane cząsteczki wody przepływają do atmosfery Saturna z jego pierścieni, powodując przy tym zmniejszenie się jego jasności atmosferycznej. Źródło: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/University of Leicester
Finansowane przez NASA obserwacje słynnym teleskopem z Obserwatorium Kecka na Hawajach, prowadzone obecnie przez Uniwersytet w Leicester, w Anglii, dotyczyły ostatnimi czasy między innymi „deszczu” z naładowanych cząsteczek wody, obserwowanego w atmosferze Saturna, „padającego” z jego pierścieni. Zauważono, że zasięg takiego pierścieniowego deszczu jest znacznie większy, niż wcześniej sądzono, i pada on na dużych obszarach powierzchni gazowego olbrzyma. Ma to wpływ na skład i układ temperatur w górnej części atmosfery Saturna.
"Saturn to pierwsza
planeta, jaka zdaje się wykazywać znaczącą interakcję pomiędzy
atmosferą i systemem pierścieni" – podsumowuje wyniki badań
James O'Donoghue z Uniwersytetu w Leicester. "Głównym
efektem istnienia takiego deszczu cząstek jest to, że działa on
wygaszająco na jonosferę Saturna, poważnie zmniejszając w niej
gęstość elektronową w regionach, w których aktualnie „pada”.
To ważne, bowiem efekt taki tłumaczy, dlaczego przez wiele
dziesięcioleci obserwacje wykazały, że gęstości elektronów jest
niezwykle niska na niektórych szerokościach geograficznych tej
planety.
Okazuje się, głównym generatorem środowiska
jonosferycznego Saturna, które z kolei
pociąga za sobą jego specyficzne warunki pogodowe, są naładowane
cząstki pierścieni, zlokalizowane około 200 000
km ponad powierzchnią planety. Cząstki w tych pierścieniach
określają, które konkretnie rodzaje molekuł mogą znajdywać się
w danej części atmosfery, przy danej temperaturze otoczenia.
W
1980 roku obrazy nadesłane przez sondę Voyager ukazały dwa do
trzech ciemnych pasów na Saturnie,
a naukowcy wysunęli wówczas teorię, że mogą one stanowić wodę,
spadającą na powierzchnię planety w dół, z pierścieniami. Pasy
te nie zostały jednak zaobserwowane ponownie – aż do roku 2011,
gdy zespół badający planetę przy pomocy instrumentu NIRSPEC
z Obserwatorium Kecka (spektrografu
bliskiej podczerwieni, łączącego szeroki zakres długości fal o
wysokiej rozdzielczości spektralnej) zauważył subtelne różnice w
emisji z różnych, jasnych części powierzchni Saturna.
„Deszcz pierścieniowy” to efekt występujący w jonosferze Saturna. Ziemia posiada podobną warstwę atmosfery. Nasza jonosfera to obszar, w którym naładowane cząsteczki są produkowane w warunkach, gdy normalnie neutralne powietrze atmosferyczne narażone jest na napływ energetycznych cząstek lub promieniowania słonecznego. Kiedy naukowcy prześledzili wzorce emisji cząsteczki wodoru składającego się z trzech atomów wodoru, a nie, jak zazwyczaj, tylko dwóch, spodziewali się raczej jednolitego dla całej planety, związanego z taką emisją blasku w podczerwieni. Zaobserwowano tymczasem szereg jasnych i ciemnych pasm układających się we wzór podobny do pierścieni. Najwidoczniej więc pole magnetyczne Saturna odwzorowuje bogate w wodę pierścienie i wodne luki pomiędzy pierścieniami również na atmosferę planety.
Astronomowie przypuszczają, że
naładowane cząsteczki wody z pierścieni są kierowane w kierunku
planety właśnie przez pole magnetyczne. Tam zostają
zneutralizowane, wyświecając się przy tym jako jony wodoru.
To właśnie pozostawia duże "cienie" w tym, co normalnie
mogłoby być dla całej planety jednolitym, podczerwonym blaskiem.
Takie cienie pokrywają 30 do 43 procent górnej atmosfery Saturna i
położone od około 25 ° do 55 ° tamtejszej szerokości
geograficznej. To znacznie większy obszar niż sugerowały nam
wcześniej fotografie z Voyagera.
Podsumowując, zarówno Ziemia jak i Jowisz posiadają równomiernie świecący w podczerwieni obszar równikowy. Naukowcy oczekiwali zatem tego samego wzorca na powierzchni Saturna, zbyt, ale zamiast niego natrafili na dramatyczne różnice w jasności dla różnych szerokości geograficznych.