Naukowcy badający dane ze statku kosmicznego Cassini NASA i Kosmicznego Teleskopu Hubble'a odkryli, że zorza Saturna zachowuje się inaczej niż naukowcy sądzili przez ostatnie 25 lat.
Badacze pod kierunkiem Johna Clarke'a z Boston University odkryli, że zorza planety, od dawna uważana za skrzyżowanie Ziemi z Jowiszem, zasadniczo nie przypomina obserwowanych na żadnej z pozostałych dwóch planet. Zespół analizujący dane Cassini obejmuje dr Franka Crary'ego, naukowca z Southwest Research Institute w San Antonio w Teksasie oraz dr Williama Kurtha, naukowca z University of Iowa, Iowa City.
Hubble wykonał zdjęcia ultrafioletowe zorzy Saturna w ciągu kilku tygodni, podczas gdy radio naukowe i falowe badanie plazmy Cassiniego zarejestrowało wzrost emisji radiowych z tych samych regionów, a spektrometr plazmowy i magnetometr Cassini zmierzyli intensywność zorzy przy ciśnieniu Słońca wiatr. Te zestawy pomiarów zostały połączone, aby uzyskać jak najdokładniejsze spojrzenie zorze polarne Saturna i rolę wiatru słonecznego w ich generowaniu. Wyniki zostaną opublikowane w czasopiśmie Nature z 17 lutego.
Odkrycia pokazują, że zorza Saturna zmienia się z dnia na dzień, podobnie jak na Ziemi, poruszając się w niektóre dni i pozostając nieruchomymi w innych. Ale w porównaniu z Ziemią, gdzie radykalne rozjaśnienie zorzy trwa tylko około 10 minut, Saturn może trwać kilka dni.
Obserwacje pokazują również, że pole magnetyczne Słońca i wiatr słoneczny mogą odgrywać znacznie większą rolę w zorzach Saturna niż wcześniej przypuszczano. Obrazy Hubble'a pokazują, że zorza czasami pozostaje nieruchoma, gdy planeta obraca się pod nią, jak na Ziemi, ale pokazują również, że zorza czasami porusza się wraz z Saturnem, gdy obraca się wokół własnej osi, jak na Jowiszu. Ta różnica sugeruje, że zorza Saturna jest napędzana w nieoczekiwany sposób przez pole magnetyczne Słońca i wiatr słoneczny, a nie przez kierunek pola magnetycznego wiatru słonecznego.
„Zarówno zorza ziemska, jak i Saturna są napędzane przez fale uderzeniowe wiatru słonecznego i indukowane pola elektryczne”, powiedział Crary. „Jedną wielką niespodzianką było to, że pole magnetyczne wbudowane w wiatr słoneczny odgrywa mniejszą rolę na Saturnie”.
Na Ziemi, gdy pole magnetyczne wiatru słonecznego jest skierowane na południe (przeciwnie do kierunku pola magnetycznego Ziemi), pola magnetyczne częściowo zanikają, a magnetosfera jest „otwarta”. Wpuszcza to ciśnienie wiatru słonecznego i pola elektryczne i pozwala im mieć silny wpływ na zorzę polarną. Jeśli pole magnetyczne wiatru słonecznego nie jest skierowane na południe, magnetosfera jest „zamknięta”, a ciśnienie wiatru słonecznego i pola elektryczne nie mogą się dostać. „W pobliżu Saturna zobaczyliśmy pole magnetyczne wiatru słonecznego, które nigdy nie było silnie na północ ani na południe. Kierunek pola magnetycznego wiatru słonecznego nie miał większego wpływu na zorzę polarną. Mimo to ciśnienie wiatru słonecznego i pole elektryczne nadal silnie wpływały na aktywność zorzy polarnej ”- dodał Crary. Widziana z kosmosu zorza polarna pojawia się jako pierścień energii krążący w regionie polarnym planety. Wyświetlacze zorzowe są uruchamiane, gdy naładowane cząstki w przestrzeni oddziałują z magnetosferą planety i wpadają do górnej atmosfery. Zderzenia z atomami i cząsteczkami wytwarzają błyski energii promieniowania w postaci światła. Fale radiowe są generowane przez elektrony, które spadają w kierunku planety.
Zespół zauważył, że chociaż zorze Saturna mają wspólne cechy z innymi planetami, zasadniczo nie są one podobne do tych na Ziemi ani na Jowiszu. Kiedy zorza Saturna staje się jaśniejsza, a tym samym silniejsza, pierścień energii otaczający biegun zmniejsza się. Na Saturnie, w przeciwieństwie do żadnej z dwóch pozostałych planet, zorza stają się jaśniejsza na granicy dnia i nocy na planecie, w której również nasilają się burze magnetyczne. W niektórych momentach pierścień zorzy Saturna jest bardziej jak spirala, jego końce nie są połączone, gdy burza magnetyczna okrąża biegun.
Nowe wyniki pokazują pewne podobieństwa między zorzami Saturna i Ziemi: Fale radiowe wydają się być związane z najjaśniejszymi punktami zorzy polarnej. „Wiemy, że na Ziemi podobne fale radiowe pochodzą z jasnych łuków zorzy polarnej i to samo wydaje się być prawdą na Saturnie”, powiedział Kurth. „To podobieństwo mówi nam, że w najmniejszych skalach fizyka, która generuje te fale radiowe, jest podobna do tego, co dzieje się na Ziemi, pomimo różnic w lokalizacji i zachowaniu zorzy.”
Teraz, gdy Cassini znajduje się na orbicie wokół Saturna, zespół będzie mógł przyjrzeć się bliżej sposobowi generowania zorzy planety. Następnie zbadają, w jaki sposób pole magnetyczne Słońca może zasilać zorze polarne Saturna, i dowiedzą się więcej o tym, jaką rolę może odgrywać wiatr słoneczny. Zrozumienie magnetosfery Saturna jest jednym z głównych celów naukowych misji Cassini.
Najnowsze zdjęcia i informacje o misji Cassini-Huygens znajdują się na stronach http://saturn.jpl.nasa.gov i http://www.nasa.gov/cassini.
Misja Cassini-Huygens to misja kooperacyjna NASA, Europejskiej Agencji Kosmicznej i Włoskiej Agencji Kosmicznej. Jet Propulsion Laboratory, oddział California Institute of Technology w Pasadenie, zarządza misją Biura NASA ds. Badań kosmicznych w Waszyngtonie, D.C.
Oryginalne źródło: NASA / JPL News Release
