Aurorele lui Saturn ar putea explica atmosfera superioară ciudat de fierbinte a planetei

Aurorele lui Saturn își pot încălzi atmosfera ca un prăjitor de pâine electric.

Măsurătorile efectuate pe orbitele finale ale sondei spațiale Cassini de la NASA arată că atmosfera superioară a lui Saturn este cea mai fierbinte acolo unde aurorele sale strălucesc, o descoperire care ar putea ajuta la rezolvarea unui mister de lungă durată despre planetele exterioare.

Atmosfera superioară a lui Saturn este mult mai fierbinte decât se așteptau inițial oamenii de știință pe baza distanței planetei de la Soare. De fapt, se credea că toate planetele gigantice gazoase – Saturn, Jupiter, Uranus și Neptun – au atmosfere superioare reci în jur de 150 kelvin (-123 ° Celsius). Dar date de la sonda spațială Voyager, care a zburat pe lângă planetele exterioare în anii 1970 și 1980 (SN: 8/7/17), a arătat o atmosferă superioară surprinzător de prăjită de 400 până la 600 kelvin (125 ° C până la 325 ° C) pe Saturn și temperaturi chiar mai ridicate pe Jupiter și Neptun.

Oamenii de știință planetari numesc această nepotrivire o „criză energetică”. Ceva injectează energie suplimentară în atmosferele giganților gazoși, dar nimeni nu știa ce. „Încercarea de a explica de ce aceste temperaturi sunt atât de ridicate a fost mult timp un obiectiv în fizica atmosferei planetare”, spune omul de știință planetar Ron Vervack de la Laboratorul de Fizică Aplicată al Universității Johns Hopkins.

Datele din săptămânile în scădere ale sondei spațiale Cassini ar putea indica un răspuns, au raportat, pe 6 aprilie, cercetătorul planetar Zarah Brown de la Universitatea Arizona din Tucson și colegii săi.
Astronomia naturii.

După ce a orbit în jurul lui Saturn timp de 13 ani, Cassini și-a încheiat misiunea cu o serie temerară de scufundări între planetă și inelele sale, înainte de a plonja în atmosfera lui Saturn în septembrie 2017 (SN: 9/15/17). În timpul acelor orbite finale, nava spațială a sondat atmosfera superioară a planetei urmărind stelele din fundal. Măsurarea cantității de lumină a stelelor pe care atmosfera o blochează le-a spus lui Brown și colegilor cât de densă este atmosfera în diferite puncte, un indiciu al temperaturilor acesteia.

Folosind 30 dintre aceste măsurători stelare, dintre care 22 au venit din ultimele șase săptămâni ale misiunii lui Cassini, echipa a cartografiat temperaturile atmosferice ale lui Saturn pe întreaga planetă și la diferite adâncimi. „Pentru planetele exterioare, acesta este un set de date fără precedent”, spune omul de știință planetar Tommi Koskinen, de asemenea de la Universitatea din Arizona.

Atmosfera a fost cea mai fierbinte în jurul latitudinilor de 60° N și 60° S – aproximativ acolo unde apar aurorele strălucitoare ale lui Saturn (SN: 16/02/05). Aurorele sunt lumini strălucitoare care strălucesc atunci când particulele încărcate de la soare interacționează cu magnetosfera unei planete, regiunea definită de câmpul magnetic al unei planete. Spre deosebire de aurorele vizibile ale Pământului, aurorele lui Saturn strălucesc în principal în lumină ultravioletă.

Lumina aurorelor nu emite prea multă căldură de la sine, dar este însoțită de curenți electrici care pot genera căldură precum firele dintr-un prăjitor de pâine. Acest proces, numit încălzire Joule, are loc și în atmosfera Pământului.

Dacă aurorele lui Jupiter, Uranus și Neptun coincid și cu căldură suplimentară, atunci aurorele pot rezolva misterul atmosferelor fierbinți din sistemul solar. Același proces ar putea avea loc chiar și pe exoplanete, spune Brown.

Vervack, care a lucrat cu setul de date Voyager, dar nu a fost implicat în noua lucrare, consideră că acest studiu marchează „un mare pas în înțelegerea noastră” a acestor atmosfere superioare fierbinți.

„Adevăratul test pentru a stabili dacă au dreptate va fi atunci când ieși în Uranus sau Neptun”, ale căror magnetosfere sunt mai complicate decât cele ale lui Saturn, spune el. „A fi capabil să vedem cum rezistă înțelegerea noastră de la Saturn atunci când ajungem la aceste sisteme mai complicate va fi cu adevărat esențial pentru a ști dacă am rezolvat această problemă sau nu.”