Astronomi že leta vedo, da je bila voda v zgornjem ozračju Saturna, a niso bili prepričani, od kod prihaja. Nova opazovanja so pokazala, da voda na Saturnu dežuje in prihaja iz planetov.
"Saturn je prvi planet, ki je pokazal pomembno interakcijo med atmosfero in obročnim sistemom," je dejal James O'Donoghue, podiplomski raziskovalec na Univerzi v Leicesteru in avtor novega prispevka, objavljenega v reviji Nature. "Glavni učinek obročnega dežja je, da deluje" ugasne "Saturnovo ionosfero in močno zmanjša gostoto elektronov v regijah, v katerih pade."
S pomočjo Keck Observatory, O'Donoghue in skupine raziskovalcev so ugotovili, da nabiti delci vode padajo z planetov v obroče v Saturnovo atmosfero. Ugotovili so tudi, da je obseg obročnega dežja veliko večji in pade na večja območja planeta, kot se je prej mislilo. Delo razkriva, da dež vpliva na sestavo in temperaturno strukturo delov Saturnove zgornje atmosfere.
O'Donoghue je dejal, da je vpliv prstana na gostote elektronov pomemben, ker pojasnjuje, zakaj so mnoga desetletja opazovanja gostote elektronov na nekaterih zemljepisnih širinah Saturna nenavadno nizka.
"Izkazalo se je, da so glavni gonilniki Saturnovega ionosferskega okolja in podnebja na širokem območju planeta obročni delci, ki se nahajajo nad 200.000 kilometri nad njimi," je dejal Kevin Baines, soavtor prispevka iz laboratorija Jet Propulsion. "Delci obroča vplivajo na to, katere vrste delcev so v tem delu atmosferske temperature."
V zgodnjih osemdesetih letih so slike z Nasinega vesoljskega plovila Voyager pokazale dva do tri temne pasove na Saturnu in znanstveniki so teoretizirali, da bi se voda lahko prhala v te pasove iz obročev. Nato so astronomi, ki so uporabljali infrardeči observatorij ESA, odkrili prisotnost vode v sledovih v atmosferi Saturna leta 1997, vendar res niso mogli najti razlage, zakaj je bila tam in kako je prišla.
Potem so leta 2011 opazovanja s vesoljskega observatorija Herschel določila vodni led iz gejzirjev na Enceladusu okoli Saturna ustvarila velikanski obroč vodne pare.
Toda pasovi, ki jih je videl Voyager, niso bili spet vidni do leta 2011, ko je ekipa opazovala planet z NIRSPEC Keck Observatory, skoraj infrardečim spektrografom, ki združuje široko valovno dolžino z visoko spektralno ločljivostjo, kar je omogočilo opazovalcem, da jasno vidijo subtilne emisije iz svetli deli Saturna.
Učinek obročnega dežja se pojavi v Saturnovi ionosferi (Zemlja ima podobno ionosfero), kjer nastanejo nabito delci, kadar je sicer nevtralna atmosfera izpostavljena toku energijskih delcev ali sončnega sevanja. Ko so znanstveniki izsledili vzorec emisij določene vodikove molekule, sestavljene iz treh vodikovih atomov (namesto običajnih dveh), so pričakovali, da bodo videli enakomeren infrardeč sijaj na celotnem planetu.
Namesto tega so opazili vrsto svetlih in temnih pasov z vzorcem, ki posnema planetove prstane. Saturnovo magnetno polje "preslika" obroče, bogate z vodo, in vrzele, ki ne vsebujejo vode, v atmosfero planeta.
Domnevali so, da nabito delce vode iz planetovih prstanov privlači Saturnovo magnetno polje in nevtralizira žareče triatomske vodikove ione. To pušča velike "sence" v tem, kar bi bil sicer infrardeč sijaj po vsem svetu. Te sence pokrivajo od 30 do 43 odstotkov zgornje površine planeta od približno 25 do 55 stopinj širine. To je bistveno večje območje, kot predlagajo slike Voyagerja.
Tako Zemlja kot Jupiter imata zelo enakomerno žareče ekvatorialno območje. Znanstveniki so ta vzorec pričakovali tudi pri Saturnu, vendar so namesto tega opazili dramatične razlike na različnih širinah.
"Kjer Jupiter enakomerno žare po svojih ekvatorialnih območjih, Saturn ima temne pasove, kamor pada voda, potemni ionosfero," je dejal Tom Stallard, eden od soavtorjev prispevka v Leicesteru. "Zdaj tudi poskušamo raziskati te lastnosti z instrumentom na Nasinem vesoljskem plovilu Cassini. Če bomo uspešni, nam lahko Cassini podrobneje ogleda način odstranjevanja vode ioniziranih delcev, kot so kakršne koli spremembe nadmorske višine ali učinki, ki nastanejo s časom dneva. "
Viri: observatorij Keck
, Narava.
