Cassini uzay aracı tarafından yakalanan, güney kutbunda bir aurora gösteren Satürn’ün kızılötesi görüntüsü. Kredi: NASA/JPL/ASI/Arizona Üniversitesi/Leicester Üniversitesi
Satürn’ün yüksek irtifa rüzgarları olağanüstü bir aurora oluşturur.
Leicester uzay bilimciler, büyük gezegen auroralarını körükleyen daha önce hiç görülmemiş bir mekanizma keşfettiler. Satürn.
Satürn, auroralarının bir kısmının sadece gezegenin çevresindeki manyetosferden değil, kendi atmosferindeki dönen rüzgarlar tarafından üretilmesiyle bugüne kadar gözlemlenen gezegenler arasında benzersizdir.
Dünya da dahil olmak üzere gözlemlenen diğer tüm gezegenlerde, auroralar yalnızca çevreleyen manyetosferden gezegenin atmosferine akan güçlü akımlardan oluşur. Bunlar, ya Güneş’ten (Dünya’da olduğu gibi) yüklü parçacıklar ile etkileşim ya da gezegenin yörüngesindeki bir aydan püsküren volkanik malzeme (aynı zamanda olduğu gibi) tarafından yönlendirilir. Jüpiter ve Satürn).
Bu keşif, bilim adamlarının gezegensel aurora anlayışını değiştiriyor ve ortaya çıkan ilk gizemlerden birine cevap veriyor. NASA‘s Cassini 2004 yılında Satürn’e ulaşan sonda: Halkalı Gezegende bir günün uzunluğunu neden kolayca ölçemiyoruz?
Cassini, Satürn’e ilk ulaştığında, Satürn’ün atmosferinden gelen radyo emisyon ‘darbelerini’ izleyerek gezegenin gününün uzunluğunu belirleyen toplu dönüş hızını ölçmeye çalıştı. Ölçümleri yapanları büyük bir sürprizle, oranın son uzay aracının gezegenin yanından uçtuğundan bu yana yirmi yıl içinde değiştiğini buldular – yine NASA tarafından işletilen Voyager 2 – 1981’de.
Leicester Doktora araştırmacısı Nahid Chowdhury, Fizik ve Astronomi Okulu bünyesindeki Planetary Science Group’un bir üyesi ve bu çalışmanın ilgili yazarıdır. Jeofizik Araştırma Mektupları.
Dedi ki: “Satürn’ün iç dönüş hızı sabit olmalı, ancak on yıllardır araştırmacılar gezegenle ilgili sayısız periyodik özelliğin – radyo emisyonu gibi iç dönme hızını anlamak için diğer gezegenlerde kullandığımız ölçümlerin ta kendisi olduğunu göstermiştir. – zamanla değişme eğilimindedir. Dahası, kuzey ve güney yarımkürede görülen ve gezegende bir mevsim boyunca değişen bağımsız periyodik özellikler de vardır.
“Gezegenlerin iç mekanlarının fiziğine dair anlayışımız, bize gezegenin gerçek dönüş hızının bunu hızla değiştiremeyeceğini söylüyor, bu yüzden Satürn’de benzersiz ve garip bir şey oluyor olmalı. NASA Cassini misyonunun ortaya çıkışından bu yana, gözlemlenen bu periyodikliklerin arkasındaki mekanizmayı/mekanizmaları açıklamaya çalışan çeşitli teoriler lanse edildi. Bu çalışma, gezegenin üst atmosferinde yer alan ve hem gözlemlenen gezegensel periyodiklikleri hem de auroraları üretmeye devam eden temel sürücünün ilk tespitini temsil ediyor.
“Alanımızda en uzun süredir sorulan sorulardan birine cevap verebilmek kesinlikle heyecan verici. Bu, bir gezegendeki yerel atmosferik hava koşullarının sadece kendi Güneş Sistemimizde değil, daha uzaklarda da aurora oluşumunu nasıl etkilediği hakkında yeniden düşünmeyi başlatacak gibi görünüyor.”
Leicester Üniversitesi’nden gökbilimciler ve gezegen bilimcileri, NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’ndan meslektaşlarıyla birlikte bir araştırma yürüttüler (JPL), Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı (JAXA) ve Wisconsin-Madison, Boston ve Lancaster Üniversiteleri ile Imperial ve University Colleges, Londra, on yıllardır devam eden soruyu çözmek için.
Hawai’deki Keck Gözlemevi’ni kullanarak gaz devinin üst atmosferinden gelen kızılötesi emisyonları ölçtüler ve 2017’de bir ay boyunca manyetosferin çok altındaki Satürn’ün iyonosferinin değişen akışlarını haritaladılar.
Bu harita, Satürn’ün radyo auroralarının bilinen darbesine karşı sabitlendiğinde, gezegenin auroralarının önemli bir bölümünün atmosferindeki dönen hava durumu tarafından üretildiğini ve gezegenin gözlemlenen değişken dönme hızından sorumlu olduğunu gösterdi.
Araştırmacılar, sistemin, iyonosferde saniyede 0,3 ila 3,0 kilometre arasında gözlemlenen rüzgarlarla, Satürn’ün termosferinden gelen enerji tarafından yönlendirildiğine inanıyor.
Satürn’ün atmosferinin katmanları içindeki rüzgarların yönünü gösteren basitleştirilmiş şekil. Kredi: Nahid Chowdhury/Leicester Üniversitesi
Leicester Üniversitesi’nde Gezegensel Astronomi alanında Doçent olan Dr. Tom Stallard şunları ekledi: “Leicester Üniversitesi, bu yeni keşfin etkilerini ölçmekle uzun süredir ilgileniyor. uzaya uzanmak, görünüşte değişen bir dönüş hızını vurgular. Yirmi yıldır araştırmacılarımız, daha geniş bilimsel toplulukla birlikte, bu garip periyodiklikleri neyin tetikleyebileceği konusunda spekülasyonlar yaptılar.
“Yıllar boyunca, bilimsel toplantılarda gece geç saatlerde volkanik ay Enceladus’un neden olup olmadığı, Titan’ın kalın atmosferiyle etkileşimler veya belki de Satürn’ün parlak halkaları ile etkileşimler hakkında tartışmalar yapıldı. Ancak son zamanlarda birçok araştırmacı, bu değişkenliğe neden olanın Satürn’ün üst atmosferi olduğu olasılığına odaklandı.
“Bu yeni bir aurora türü arayışı, Dünya’nın aurorasıyla ilgili en eski teorilerden bazılarına geri dönüyor. Artık Dünya’daki auroraların, Güneş’ten sürülen yüklü parçacıkların akışıyla etkileşimler tarafından desteklendiğini biliyoruz. Ama adını seviyorum Aurora borealis ‘Kuzey Rüzgarının Şafağı’ndan kaynaklanır. Bu gözlemler Satürn’ün gerçek bir Aurora borealis – bir gezegenin atmosferinde rüzgarlar tarafından yönlendirilen ilk aurora.”
Çalışmanın JPL-Caltech tabanlı ortak yazarı ve Cassini Bilim Ekibinin bir üyesi olan Dr. Kevin Baines şunları ekledi: “Radyo darbelerindeki gizemli değişkenliğin kaynağını kesin olarak belirleyerek yaptığımız çalışma, kafa karışıklığının çoğunu ortadan kaldırıyor. Satürn’ün toplu dönüş hızına ve Satürn’deki günün uzunluğuna.”
Satürn’de gözlemlenen değişken dönüş hızları nedeniyle, bilim adamlarının toplu iç dönüş hızını hesaplamak için düzenli radyo emisyon darbesini kullanmaları engellenmiştir. Neyse ki, Cassini bilim adamları tarafından Satürn’ün karmaşık halka sisteminde yerçekimi kaynaklı pertürbasyonlar kullanılarak yeni bir yöntem geliştirildi ve bu, 2019’da 10 saat 33 dakika olarak belirlenen gezegenin toplu dönme süresini ölçmenin en doğru yolu gibi görünüyor. ve 38 saniye.
Referans: MN Chowdhury, TS Stallard, KH Baines, G. Provan, H. Melin, GJ Hunt, L. Moore, J. O’Donoghue, EM tarafından “Satürn’ün hava koşullarına bağlı auroralar manyetik alandaki salınımları ve radyo emisyonlarını modüle eder” Thomas, R. Wang, S. Miller, SV Badman, 28 Aralık 2021, Jeofizik Araştırma Mektupları.
DOI: 10.1029/2021GL096492
Bu çalışma, NASA Exoplanet Bilim Enstitüsü tarafından yönetilen bir NASA Keck PI Veri Ödülü tarafından desteklendi.