Astronómovia už roky vedeli, že v hornej atmosfére Saturn je voda, ale neboli si istí, odkiaľ presne pochádza. Nové pozorovania zistili, že na Saturn prší voda a vychádza z prstencov planéty.
„Saturn je prvou planétou, ktorá vykazuje významnú interakciu medzi atmosférou a kruhovým systémom,“ uviedol James O’Donoghue, postgraduálny výskumník na University of Leicester a autor nového príspevku uverejneného v časopise Nature. "Hlavným účinkom prsteňového dažďa je to, že pôsobí na" utlmenie "ionosféry Saturn, čím výrazne znižuje hustotu elektrónov v oblastiach, v ktorých padá."
Pomocou observatória Keck O'Donoghue a tím vedcov zistili, že nabité vodné častice padajúce z prstencov planéty dopadli do Saturnovej atmosféry. Zistili tiež, že rozsah prsteňových dažďov je omnoho väčší a spadá cez väčšie oblasti planéty, ako sa pôvodne predpokladalo. Práca odhaľuje dážď, ktorý ovplyvňuje zloženie a teplotnú štruktúru častí hornej časti Saturnovej atmosféry.
O'Donoghue uviedol, že vplyv krúžku na elektrónové hustoty je dôležitý, pretože vysvetľuje, prečo pozorovania po mnoho desaťročí ukázali, že hustoty elektrónov sú v niektorých zemepisných šírkach v Saturn neobvykle nízke.
"Ukázalo sa, že hlavným hnacím motorom Saturnového ionosférického prostredia a podnebia naprieč rozsiahlymi oblasťami planéty sú častice prstencov nachádzajúce sa nad hlavou vo výške 200 000 kilometrov," uviedol Kevin Baines, spoluautor na papieri z Jet Propulsion Laboratory. "Prstencové častice ovplyvňujú, ktoré druhy častíc sú v tejto časti atmosférickej teploty."
Na začiatku osemdesiatych rokov obrázky z kozmickej lode Voyager NASA ukázali na Saturne dve až tri tmavé pruhy a vedci sa domnievali, že do týchto pásiem mohla prchať voda z prsteňov. Astronómovia používajúci infračervené observatórium ESA potom objavili prítomnosť stopových množstiev vody v saturnovej atmosfére už v roku 1997, ale nemohli nájsť vysvetlenie, prečo tam bolo a ako sa tam dostalo.
V roku 2011 potom pozorovania kozmického observatória Herschel určili, že vodný ľad z gejzírov na Enceladuse vytvoril obrovský kruh vodných pár okolo Saturn.
Pásma, ktoré videl Voyager, sa však opäť nevideli až v roku 2011, keď tím pozoroval planétu pomocou NIRSPEC Keck Observatory, takmer infračerveného spektrografu, ktorý kombinuje pokrytie širokou vlnovou dĺžkou s vysokým spektrálnym rozlíšením, čo umožňuje pozorovateľom jasne vidieť jemné emisie z svetlé časti Saturn.
Účinok kruhového dažďa sa vyskytuje v Saturnovej ionosfére (Zem má podobnú ionosféru), kde sa nabité častice vytvárajú, keď je inak neutrálna atmosféra vystavená toku energetických častíc alebo slnečnému žiareniu. Keď vedci sledovali model emisií konkrétnej molekuly vodíka pozostávajúcej z troch atómov vodíka (namiesto zvyčajných dvoch), očakávali, že uvidia rovnomernú planétovú infračervenú žiaru.
Namiesto toho pozorovali rad svetlých a tmavých pruhov so vzorom napodobňujúcim prstene planéty. Magnetické pole spoločnosti Saturn „mapuje“ prstene bohaté na vodu a medzery medzi prstencami bez atmosféry na atmosfére planéty.
Usúdili, že nabité častice vody z planétových krúžkov boli priťahované k planéte pomocou Saturnovho magnetického poľa a neutralizujú žiariace triatomické vodíkové ióny. To by zanechalo veľké „tiene“ v tom, čo by bolo inak infračervené svetlo planéty. Tieto tiene pokrývajú 30 až 43 percent horného povrchu atmosféry planéty od približne 25 do 55 stupňov zemepisnej šírky. Toto je výrazne väčšia oblasť, ako naznačujú obrázky Voyager.
Zem aj Jupiter majú veľmi rovnomerne žiariacu rovníkovú oblasť. Vedci očakávali tento model aj v Saturn, ale namiesto toho videli dramatické rozdiely v rôznych zemepisných šírkach.
"Tam, kde Jupiter rovnomerne žiari cez svoje rovníkové oblasti, má Saturn tmavé pruhy, do ktorých padá voda a stmieva ionosféru," uviedol Tom Stallard, jeden zo spoluautorov papiera v Leicesteri. „Tieto funkcie sa teraz snažíme skúmať pomocou nástroja na kozmickej lodi Cassini agentúry NASA. Ak budeme úspešní, Cassini nám umožní podrobnejšie sledovať spôsob, akým voda odstraňuje ionizované častice, napríklad akékoľvek zmeny nadmorskej výšky alebo účinky, ktoré prichádzajú s denným časom. “
Zdroje: Keck Observatory
, Nature.
