Onderzoekers van de Britse Northumbria Universiteit hebben het geheim onthuld van een van de oudste raadsels in de planetologie, dat betrekking heeft op de veranderende rotatiesnelheid van de planeet Saturnus. De nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift "Journal of Geophysical Research: Space Physics", heeft complexe patronen van warmte en elektrisch geladen deeltjes in de aurora's van Saturnus ontdekt.
Saturnus heeft wetenschappers altijd al in verwarring gebracht, vooral na metingen die in 2004 door de Cassini-sonde van NASA zijn uitgevoerd, waaruit bleek dat de rotatiesnelheid van de planeet in de loop van de tijd verandert. Dit fenomeen was wetenschappelijk onlogisch, aangezien niet werd verwacht dat een planeet zijn snelheid op deze manier zou veranderen.
Details van de ontdekking
In 2021 ontdekte een team onder leiding van astronoom Tom Stallard van de Britse Universiteit van Leicester dat de schijnbare verandering in rotatiesnelheid niet gerelateerd is aan de rotatie van Saturnus zelf, maar voortkomt uit winden in zijn bovenste atmosfeer. Deze winden genereren elektrische stromen die misleidende signalen in de aurora's geven. Echter, de belangrijkste vraag bleef: wat veroorzaakt deze winden?
Tijdens de nieuwe studie gebruikten de onderzoekers de James Webb Space Telescope om de noordelijke aurora van Saturnus continu gedurende een volledige dag te observeren. Door de infrarode straling van een molecuul dat bekend staat als "positieve waterstoftrifluoride" te analyseren, kon het team de eerste hoge-resolutie kaarten van temperaturen en deeltjesdichtheid in dit gebied produceren.
Deze metingen waren ongekend nauwkeurig, tot wel tien keer nauwkeuriger dan eerdere metingen, waardoor gedetailleerde observaties van verwarmings- en koelprocessen in de atmosfeer mogelijk werden.
Achtergrond en context
De resultaten toonden aan dat de patronen van warmte en dichtheid sterk overeenkomen met de verwachtingen van oudere computermodellen, op voorwaarde dat de warmtebron zich in dezelfde gebieden bevindt als waar de aurora de atmosfeer binnenkomt. Dit betekent dat de aurora op Saturnus niet slechts een mooi lichtspektakel is, maar een actieve rol speelt in het verwarmen van de atmosfeer in specifieke gebieden.
Deze verwarming genereert winden, en deze winden produceren op hun beurt elektrische stromen die de aurora opnieuw voeden, waardoor een zelfondersteunende cyclus ontstaat. Het team beschreef dit fenomeen als een "planetaire warmtepomp", waarbij de aurora de atmosfeer verwarmt, wat winden genereert, en deze winden vervolgens elektrische stromen produceren die de aurora opnieuw versterken.
Gevolgen en impact
De resultaten wijzen ook uit dat wat er in de atmosfeer van Saturnus gebeurt, directe invloed heeft op zijn magnetosfeer, het grote gebied van de ruimte dat wordt gedomineerd door het magnetische veld van de planeet. Deze wederzijdse interactie kan helpen bij het verklaren van de stabiliteit en de langdurigheid van dit fenomeen.
Het team benadrukt dat deze ontdekking de deur opent naar een dieper begrip van de interacties tussen de atmosfeer en de magnetische velden op andere planeten, en mogelijk vergelijkbare fenomenen in verre werelden binnen en buiten ons zonnestelsel kan onthullen.
Regionale betekenis
Deze ontdekkingen zijn van groot belang voor wetenschappers en onderzoekers in de Arabische regio, omdat ze bijdragen aan een beter wetenschappelijk begrip van planeten en astronomische fenomenen. Het begrijpen van de interacties tussen de atmosfeer en de magnetische velden kan nieuwe perspectieven openen voor onderzoek in de ruimte.
Tot slot vertegenwoordigt dit onderzoek een belangrijke stap naar een dieper begrip van kosmische fenomenen en weerspiegelt het de voortdurende inspanningen van wetenschappers om de geheimen van het universum te verkennen.