Hur Saturnus ringar värmer planetens atmosfär.

 

Nyligen kunde forskare bekräfta att Saturnus stora ringsystem ger värme till Saturnus övre atmosfär. Den som finns närmst ringarna. Ett fenomen som aldrig tidigare setts bland vårt  solsystems övriga planeter. Det var en oväntad och unik upptäckt. Interaktionen mellan Saturnus och dess ringar kan potentiellt ge ett verktyg för att förutsäga om planeter runt andra stjärnor har Saturnusliknande ringsystem.

Vad som avslöjade  fenomenet var ett överskott av ultraviolett strålning sett som i spektrallinje i hett väte i Saturnus atmosfär. Upptäckten  innebär att något förorenar och värmer den övre atmosfären i atmosfären.

Den mest troliga förklaringen är att isiga partiklar i ringen regnar ner i Saturnus atmosfär och att detta orsakar uppvärmning. Det kan bero på effekter av mikrometeoriter, solvindpartikelbombardemang, solens ultravioletta strålning eller elektromagnetiska krafter som drar till sig elektriskt laddat damm. Skeenden som sker under påverkan av Saturnus gravitation vilken drar partiklar mot planeten. När NASAs Cassini-sond störtade in i Saturnus atmosfär i slutet av sitt uppdrag 2017 mätte den de atmosfäriska beståndsdelarna och bekräftade att många partiklar faller in mot Saturnus från ringarna.

Även om den långsamma upplösningen av ringarna är ett känt fenomen (en dag långt fram i tiden finns de inte) är dess inflytande på planetens atomära väte i atmosfären en överraskning, beskriver Lotfi Ben-Jaffel vid Institute of Astrophysics i Paris och Lunar &; Planetary Laboratory, University of Arizona, det i en rapport publicerad den 30 mars i Planetary Science Journal.

Uppvärmningen beror enligt forskarna på att partiklar i ringarna i kaskader dras in i Saturnus atmosfär på specifika breddgrader. Detta modifierar den övre atmosfären och ändrar kompositionen, beskriver Ben-Jaffel. Ben-Jaffels det som i studiens slutsats vilken hade utarbetas ur arkivobservationer av ultraviolett ljus (UV) från fyra skilda rymduppdrag som studerat Saturnus.

Rymduppdragen inkluderar observationer från de två NASA Voyager-sonder som flög förbi Saturnus på 1980-talet och då mätte UV-överskottet. Vid den tiden avfärdade dock astronomer mätningarna som brus i detektorerna.

Cassini som anlände till Saturnus 2004, samlade också in UV-data i atmosfären. Ytterligare data kom från Hubble och International Ultraviolet Explorer, som lanserades 1978 och var ett internationellt samarbete mellan NASA, ESA (European Space Agency) och Storbritanniens Science and Engineering Research Council.

Men den kvardröjande frågan var innan studien om all denna data kunde vara illusoriska eller ett sant fenomen på Saturnus.

Nyckeln till att sätta ihop pusslet gjorde Ben-Jaffels genom att använda mätningar från Hubbles Space Telescopes instrument Imaging Spectrograph (STIS). Dessa precisionsobservationer av Saturnus användes för att kalibrera arkivets alla UV-data från de fyra andra rymduppdragens insamlade data. Han jämförde STIS UV-observationerna av Saturnus med fördelningen av UV från övriga rymduppdrag och instrument.

När allt var kalibrerat såg vi tydligt att spektrat är konsekvent i alla uppdragen. Denna kalibrering var möjlig eftersom vi har samma referenspunkt från Hubble på överföringshastigheten för energi från atmosfären mätt över årtionden, beskriver Ben-Jaffel det.

Fyra decennier av UV-data täcker flera solcykler och hjälper ger även  astronomer data för att studera solens säsongseffekter på Saturnus. Genom att sammanföra alla olika data och kalibrera dem fann Ben-Jaffel att det inte finns någon skillnad i UV-strålningsnivån beroende på säsong. När som helst, var som helst på planeten, kan vi följa UV-strålningsnivån, beskriver han. Detta pekar på ett stadigt "isregn" från Saturnus ringar som den bästa förklaringen.

Bild vikipedia på Saturnus. Bilden tagen av farkosten Cassini under 2004.