A gázóriások, a Szaturnusz, Jupiter, Uránusz és a Neptunusz légkörének felső rétege ugyanúgy forró, mint a Földé. Ezek a bolygók viszont jóval messzebb vannak a Naptól, így felsőlégköri hőmérsékletük forrását régóta rejtély övezi.

A NASA Cassini űrszonda adatainak analízise közben új magyarázatot találtak, hogy vajon mi fűtheti a Szaturnusz, és esetlegesen a többi gázóriás felső légköri rétegét: a bolygó északi és déli sarkán megjelenő sarki fény. A napszél és a Szaturnusz holdjainak töltött részecskéi közötti kölcsönhatások elektromos áramlatokat keltenek, melyek pedig aurórákat hoznak létre és fűtik a légkört. A sarki fényt tanulmányozva a Föld esetében is sokat tudhatunk meg az atmoszféránkról.

Hamisszínes felvétel a Szaturnusz déli sarki auróra jelenségéről. Kékkel látható a sarki fény, piros-narancssárga színben pedig a visszavert napfény. A felvételt a NASA Cassini ultraibolya kamerája készítette 2005. június 21-én. (© NASA/JPL/University of Colorado)

Az eredményeket április 6-án publikálták a Nature Astronomy tudományos folyóiratban – benne a Szaturnusz felső légkörének valaha látott legrészletesebb hőmérsékleti és sűrűségtérképével. Ha teljes képet alkotunk a hő keringéséről a bolygó légkörében, nem csak azt fogjuk jobban érteni, miként fűtenek a sarki fény elektromos áramlatai, hanem a széljárásra gyakorolt hatásokat tisztábban láthatjuk. A globális szélrendszer ugyanis a sarkvidékeken felszabaduló energiát az egyenlítő környékére is el tudja juttatni, ami által a Nap besugárzásától származó felmelegedést akár kétszeresen is felülmúlhatják a planetáris hatások.

Az eredmények nem csak a bolygólégkörök felső rétegének általános megértéséhez fontosak, hanem a Cassini űrszonda örökségének is a részét képezik. A NASA Cassini űrszondája több mint 13 éven át keringett a Szaturnusz körül, mielőtt elfogytak az üzemanyag tartalékai. 2017 szeptemberében a nagy fináléja részeként 22-szer szorosan megkerülte a bolygót, majd végül eltűnt a gázóriás atmoszférájában.

Hamisszínes felvétel a Szaturnusz déli sarkvidékének sarki fény jelenségéről (zöld színben). A képet 65 darab látható és infravörös hullámhosszon készített mérésből állították össze. (© NASA/JPL/ASI/University of Arizona/University of Leicester)

A Cassini mindeközben fáradhatatlanul sugározta a mérési adatokat, a Szaturnusz légkörének új hőmérsékleti térképéhez kellő, kulcsfontosságú információkat is ekkor gyűjtötte össze. Hat héten át figyelte az Orion és a Canis Major csillagképek fényesebb csillagait, ahogy felkelnek és eltűnnek a Szaturnusz mögött – így megvizsgálhatták, hogyan változik a fényük a légkör hatására.

A légkör sűrűségét megmérve minden szükséges információ adott volt a hőmérséklet kiszámításához. A sűrűség ugyanis csökken a magassággal, e csökkenés rátája pedig függ a hőmérséklettől. Számításaikban azt találták, hogy a sarkifény-jelenségek közelében a hőmérsékletnek maximuma van, mely arra utal, hogy fűtik a légkör felső rétegét. A hőmérsékletet és a sűrűséget felhasználva pedig a szélsebességeket is meg tudták becsülni. A Szaturnusz felső légköri működésének megismerése alapvető ahhoz, hogy megértsük, milyen hatással van az űridőjárás a Naprendszer, valamint más csillagrendszerek bolygóira.

Forrás: NASA JPL