Odkrycie Hubble'a. Pierścienie Saturna ogrzewają jego atmosferę
Teleskop Hubble odkrył, że pierścienie Saturna to nie tylko dodatek do całości. Okazuje się, że ogrzewają one atmosferę gazowego olbrzyma. To nieoczekiwane odkrycie może pomóc naukowcom przewidzieć, czy istnieje więcej planet posiadających pierścienie o takich właściwościach.
Wykorzystując obserwacje Saturna z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, informacje zebrane podczas misji International Ultraviolet Explorer oraz danych zebranych przez emerytowaną już sondę Cassini i sond Voywager 1 i 2, udało się zebrać wszystkie informacje w jedną.
Pierścienie Saturna
Okazało się, że system pierścieni Saturna nie tylko wygląda zjawiskowo, ale również jest odpowiedzialny za ogrzewanie górnych warstw atmosfery olbrzyma. Dowodem na to jest ilość promieniowania ultrafioletowego widocznego w postaci widma gorącego wodoru w atmosferze planety. Gwałtowne wzrosty promieniowania oznaczają, że coś wpływa i zanieczyszcza atmosferę z zewnątrz.
Jak naukowcy wyjaśniają to zjawisko? Pole grawitacyjne Saturna przyciąga cząstki z pierścieni do planety. Spadające lodowe cząsteczki mogą powodować to ogrzewanie. Jednocześnie mogą za to odpowiadać bombardowania cząstek wiatru słonecznego, uderzenia mikrometeorytów, promieniowanie ultrafioletowe Słońca bądź siły elektromagnetyczne wychwytujące naładowany elektromagnetycznie pył.
Pod koniec swojej misji w 2017 roku sonda NASA Cassini zanurzyła się w atmosferę Saturna, a dokonane przez nią pomiary potwierdziły teorię, że wiele cząsteczek z pierścieni spada na planetę.
Chociaż powolny rozpad pierścieni jest dobrze znany, jego wpływ na wodór atomowy planety jest zaskoczeniem. Z sondy Cassini wiedzieliśmy już o wpływie pierścieni. Nie wiedzieliśmy jednak nic o zawartości atomowej wodoru. Wszystko jest napędzane przez cząsteczki pierścienia spadające kaskadowo do atmosfery na określonych szerokościach geograficznych. Modyfikują górne warstwy atmosfery, zmieniając skład. A potem masz również procesy kolizyjne z gazami atmosferycznymi, które prawdopodobnie ogrzewają atmosferę na określonej wysokości.
Ogrzewanie atmosfery Saturna
Dane dotyczące atmosfery w zakresie UV zebrano również podczas kolejnej misji Cassini na Saturna w 2004 roku. Porównano je z tymi od Hubble’a i Międzynarodowego Eksploratora Ultrafioletu, który wystartował w 1978 roku. Naukowcy pragnęli odpowiedzieć na pytanie, czy te dane rzeczywiście odpowiadają zjawiskom zachodzącym na Saturnie, czy są iluzoryczne.
Przełomem w badaniach okazało się wykorzystanie danych zebranych przez Kosmiczny Teleskop Obrazowania Spektrografu zainstalowanym na Teleskopie Hubble. Zebrano również wszelkie archiwalne dane dotyczące UV ze wszystkich misji, które obserwowały Saturna. Dzięki temu można było zaobserwować również wpływ promieniowania słonecznego na atmosferę planety na przestrzeni lat. Wszystkie dane wskazują na to, że lodowy deszcz z pierścieni wokół Saturna odpowiada za ogrzewanie atmosfery olbrzyma.
Kiedy wszystko zostało skalibrowane, wyraźnie zobaczyliśmy, że widma są spójne we wszystkich misjach. Było to możliwe, ponieważ mamy ten sam punkt odniesienia, z Hubble'a, dotyczący tempa transferu energii z atmosfery mierzonego przez dziesięciolecia. To było dla mnie naprawdę zaskoczenie. Po prostu sporządziłem razem wykresy różnych rozsyłów światła, a potem zdałem sobie sprawę, wow – to jest to samo.
