Astronomer har visst i årevis at det var vann i Saturns øvre atmosfære, men de var ikke helt sikre på hvor det kom fra. Nye observasjoner har funnet at det regner vann på Saturn, og det kommer fra klodens ringer.
"Saturn er den første planeten som viser betydelig interaksjon mellom atmosfæren og ringsystemet," sier James O’Donoghue, forsker ved University of Leicester og forfatter av en ny artikkel publisert i tidsskriftet Nature. "Hovedeffekten av ringregn er at den virker for å" slukke "ionosfæren i Saturn, noe som reduserer elektronstettheten i områder der den faller."
Ved hjelp av Keck-observatoriet fant O’Donoghue og et team av forskere ladede vannpartikler som falt fra planetens ringer i Saturns atmosfære. De fant også omfanget av ringregnet er langt større og faller over større områder av planeten, enn tidligere antatt. Verket avslører regnet som påvirker sammensetningen og temperaturstrukturen til deler av Saturns øvre atmosfære.
O’Donoghue sa at ringens effekt på elektrontettheter er viktig fordi den forklarer hvorfor observasjoner i mange tiår har vist at elektronstettheter er uvanlig lave på noen breddegrader ved Saturn.
"Det viser seg at en stor driver av Saturns ionosfæriske miljø og klima over store verdensomspennende områder er ringpartikler som ligger 200 000 kilometer over hodet," sa Kevin Baines, en medforfatter på papiret, fra Jet Propulsion Laboratory. "Ringpartiklene påvirker hvilke arter av partikler som er i denne delen av den atmosfæriske temperaturen."
På begynnelsen av 1980-tallet viste bilder fra NASAs Voyager-romfartøy to til tre mørke bånd på Saturn, og forskere teoretiserte at vann kunne ha dusjet ned i disse båndene fra ringene. Da oppdaget astronomer som brukte ESAs Infrarøde observatorium tilstedeværelsen av spormengder vann i Saturns atmosfære tilbake i 1997, men kunne ikke virkelig finne en forklaring på hvorfor det var der og hvordan det kom dit.
Da i 2011 observasjoner med Herschel romobservatorium bestemte vannis fra geysirer på Enceladus dannet en gigantisk ring av vanndamp rundt Saturn.
Men bandene som Voyager ble sett, ble ikke sett igjen før i 2011, da teamet observerte planeten med Keck Observatory's NIRSPEC, en nærinfrarød spektrograf som kombinerer bred bølgelengdekning med høy spektral oppløsning, slik at observatørene tydelig kan se subtile utslipp fra de lyse delene av Saturn.
Ringregnets virkning forekommer i Saturns ionosfære (Jorden har en lignende ionosfære), hvor ladede partikler produseres når den ellers nøytrale atmosfæren blir utsatt for en strøm av energiske partikler eller solstråling. Da forskerne sporet mønsteret av utslipp fra et bestemt hydrogenmolekyl bestående av tre hydrogenatomer (snarere enn de vanlige to), regnet de med å se en jevn, infrarød glød på hele planeten.
Det de i stedet observerte var en serie med lyse og mørke bånd med et mønster som etterligner planetens ringer. Saturns magnetfelt "kartlegger" de vannrike ringene og de vannfrie gapene mellom ringene på planetens atmosfære.
De antok at ladede vannpartikler fra planetens ringer ble trukket mot planeten ved Saturns magnetfelt og nøytraliserte de glødende triatomiske hydrogenionene. Dette etterlater store "skygger" i det som ellers ville vært en plan bred bred infrarød glød. Disse skyggene dekker 30 til 43 prosent av planetens øvre atmosfæreoverflate fra rundt 25 til 55 grader. Dette er et betydelig større område enn antydet av Voyager-bildene.
Både Jorden og Jupiter har en veldig jevn glødende ekvatorialregion. Forskere forventet dette mønsteret også ved Saturn, men i stedet så de dramatiske forskjeller på forskjellige breddegrader.
"Der Jupiter gløder jevnt over sine ekvatoriale regioner, har Saturn mørke bånd der vannet faller inn og mørkgjør ionosfæren," sa Tom Stallard, en av avisens medforfattere på Leicester. "Vi prøver nå å undersøke disse funksjonene med et instrument på NASAs Cassini-romfartøy. Hvis vi lykkes, kan Cassini tillate oss å se nærmere på hvordan vann fjerner ioniserte partikler, for eksempel endringer i høyden eller effektene som følger med tiden på dagen. "
Kilder: Keck Observatory
, Natur.
