Tajna se skrivala na vidiku 40 godina. Ali bio je potreban uvid astronoma veterana da sve to spoji u roku od godinu dana, koristeći posmatranja Saturna sa NASA-inog svemirskog teleskopa Habl i penzionisanu sondu Kasini, pored svemirskih letelica Voiager 1 i 2 i penzionisane misije International Ultraviolet Ekplorer.
Otkriće: Saturnov ogromni sistem prstenova zagreva gornju atmosferu džinovske planete. Ovaj fenomen nikada ranije nije viđen u Sunčevom sistemu. To je neočekivana interakcija između Saturna i njegovih prstenova koja bi potencijalno mogla da pruži alat za predviđanje da li planete oko drugih zvezda takođe imaju veličanstvene sisteme prstenova nalik Saturnu.
Izdajnički dokaz je višak ultraljubičastog zračenja, koji se vidi kao spektralna linija vrućeg vodonika u Saturnovoj atmosferi. Izbočina radijacije znači da nešto spolja kontaminira i zagreva gornju atmosferu.
Najizvodljivije objašnjenje je da čestice ledenog prstena koje kiše na Saturnovu atmosferu izazivaju ovo zagrevanje. Ovo bi moglo biti zbog uticaja mikrometeorita, bombardovanja česticama solarnog vetra, sunčevog ultraljubičastog zračenja ili elektromagnetnih sila koje sakupljaju električno naelektrisanu prašinu. Sve se to dešava pod uticajem Saturnovog gravitacionog polja koje povlači čestice u planetu. Kada je NASA-ina sonda Kasini uronila u Saturnovu atmosferu na kraju svoje misije 2017. godine, izmerila je atmosferske sastojke i potvrdila da mnoge čestice padaju iz prstenova.
„Iako je sporo raspadanje prstenova dobro poznato, njegov uticaj na atomski vodonik planete je iznenađenje. Iz sonde Kasini smo već znali za uticaj prstenova. Međutim, nismo znali ništa o sadržaju atomskog vodonika, “, rekao je Lotfi Ben-Jaffel sa Instituta za astrofiziku u Parizu i Lunarne i planetarne laboratorije Univerziteta u Arizoni, autor rada objavljenog 30. marta u časopisu Planetari Science Journal.
„Sve pokreće čestice prstena koje kaskadiraju u atmosferu na određenim geografskim širinama. One modifikuju gornju atmosferu, menjajući sastav“, rekao je Ben-Džafel. „A onda imate i procese sudara sa atmosferskim gasovima koji verovatno zagrevaju atmosferu na određenoj visini.“
Ben-Jaffelov zaključak je zahtevao objedinjavanje arhivskih posmatranja ultraljubičastog svetla (UV) iz četiri svemirske misije koje su proučavale Saturn. Ovo uključuje zapažanja sa dve NASA Voiager sonde koje su letele pored Saturna 1980-ih i izmerile višak UV zračenja. U to vreme, astronomi su odbacili merenja kao buku u detektorima.
Misija Kasini, koja je stigla na Saturn 2004. godine, takođe je prikupila UV podatke o atmosferi (tokom nekoliko godina). Dodatni podaci su došli od Habla i Međunarodnog ultraljubičastog eksplorera, koji je lansiran 1978. godine, a bio je međunarodna saradnja između NASA-e, ESA (Evropske svemirske agencije) i Saveta za naučna i inženjerska istraživanja Ujedinjenog Kraljevstva.
Ali dugotrajno pitanje je bilo da li svi podaci mogu biti iluzorni, ili umesto toga odražavaju pravi fenomen na Saturnu.
Ključ za sastavljanje slagalice došao je u Ben-Jaffelovoj odluci da koristi merenja sa Hablovog spektrografa za snimanje svemirskog teleskopa (STIS). Njegova precizna posmatranja Saturna korišćena su za kalibraciju arhivskih UV podataka iz sve četiri druge svemirske misije koje su posmatrale Saturn. On je uporedio STIS UV posmatranje Saturna sa distribucijom svetlosti iz više svemirskih misija i instrumenata.
„Kada je sve bilo kalibrisano, jasno smo videli da su spektri konzistentni u svim misijama. To je bilo moguće jer imamo istu referentnu tačku, od Habla, o brzini prenosa energije iz atmosfere merenoj decenijama“, Ben – rekao je Jaffel. „Za mene je to bilo zaista iznenađenje. Upravo sam nacrtao različite podatke o raspodeli svetlosti zajedno, a onda sam shvatio, vau—to je isto.“
Četiri decenije UV podataka pokrivaju više solarnih ciklusa i pomažu astronomima da proučavaju sezonske efekte Sunca na Saturn. Objedinjavajući sve različite podatke i kalibrirajući ih, Ben-Jaffel je otkrio da nema razlike u nivou UV zračenja. „U bilo kom trenutku, na bilo kojoj poziciji na planeti, možemo pratiti nivo UV zračenja“, rekao je on. Ovo ukazuje na stalnu „ledenu kišu“ iz Saturnovih prstenova kao najbolje objašnjenje.
„Mi smo tek na početku ovog uticaja karakterizacije prstena na gornju atmosferu planete. Na kraju želimo da imamo globalni pristup koji bi dao pravi potpis o atmosferama u udaljenim svetovima. Jedan od ciljeva ove studije je da vidite kako to možemo primeniti na planete koje kruže oko drugih zvezda. Nazovite to potragom za ‘egzo-prstenovima’.“
