Los astrónomos han sabido durante años que había agua en la atmósfera superior de Saturno, pero no estaban seguros exactamente de dónde provenía. Nuevas observaciones han encontrado que el agua está lloviendo en Saturno, y proviene de los anillos del planeta.
"Saturno es el primer planeta que muestra una interacción significativa entre su atmósfera y su sistema de anillos", dijo James O'Donoghue, investigador de posgrado en la Universidad de Leicester y autor de un nuevo artículo publicado en la revista Nature. "El efecto principal de la lluvia de anillos es que actúa para" apagar "la ionosfera de Saturno, reduciendo severamente las densidades de electrones en las regiones en las que cae".
Usando el Observatorio Keck, O'Donoghue y un equipo de investigadores encontraron partículas de agua cargadas que caen de los anillos del planeta a la atmósfera de Saturno. También descubrieron que la extensión de la lluvia de anillos es mucho mayor y cae en áreas más grandes del planeta, de lo que se pensaba anteriormente. El trabajo revela que la lluvia influye en la composición y la estructura de la temperatura de partes de la atmósfera superior de Saturno.
O'Donoghue dijo que el efecto del anillo en las densidades de electrones es importante porque explica por qué, durante muchas décadas, las observaciones han demostrado que las densidades de electrones son inusualmente bajas en algunas latitudes en Saturno.
"Resulta que uno de los principales impulsores del entorno ionosférico de Saturno y el clima en vastos tramos del planeta son partículas anulares ubicadas a 200,000 millas [200,000 kilómetros] de altura", dijo Kevin Baines, coautor del artículo, del Laboratorio de Propulsión a Chorro. "Las partículas del anillo afectan qué especies de partículas se encuentran en esta parte de la temperatura atmosférica".
A principios de la década de 1980, las imágenes de la nave espacial Voyager de la NASA mostraban dos o tres bandas oscuras en Saturno y los científicos teorizaron que el agua podría haber estado cayendo en esas bandas desde los anillos. Luego, los astrónomos que usaron el Observatorio Infrarrojo de la ESA descubrieron la presencia de trazas de agua en la atmósfera de Saturno en 1997, pero realmente no pudieron encontrar una explicación de por qué estaba allí y cómo llegó allí.
Luego, en 2011, las observaciones con el observatorio espacial Herschel determinaron que el hielo de agua de los géiseres en Encelado formaba un anillo gigante de vapor de agua alrededor de Saturno.
Pero las bandas vistas por Voyager no se volvieron a ver hasta 2011 también, cuando el equipo observó el planeta con el NIRSPEC del Observatorio Keck, un espectrógrafo de infrarrojo cercano que combina una amplia cobertura de longitud de onda con alta resolución espectral, permitiendo a los observadores ver claramente las emisiones sutiles de Las partes brillantes de Saturno.
El efecto de la lluvia del anillo ocurre en la ionosfera de Saturno (la Tierra tiene una ionosfera similar), donde las partículas cargadas se producen cuando la atmósfera neutral se expone a un flujo de partículas energéticas o radiación solar. Cuando los científicos rastrearon el patrón de emisiones de una molécula de hidrógeno particular que consta de tres átomos de hidrógeno (en lugar de los dos habituales), esperaban ver un brillo infrarrojo uniforme en todo el planeta.
Lo que observaron en cambio fue una serie de bandas claras y oscuras con un patrón que imita los anillos del planeta. El campo magnético de Saturno "mapea" los anillos ricos en agua y los espacios libres de agua entre los anillos en la atmósfera del planeta.
Supusieron que las partículas de agua cargadas de los anillos del planeta estaban siendo atraídas hacia el planeta por el campo magnético de Saturno y neutralizando los brillantes iones de hidrógeno triatómicos. Esto deja grandes "sombras" en lo que de otro modo sería un brillo infrarrojo en todo el planeta. Estas sombras cubren del 30 al 43 por ciento de la superficie de la atmósfera superior del planeta desde alrededor de 25 a 55 grados de latitud. Esta es un área significativamente más grande que la sugerida por las imágenes de Voyager.
Tanto la Tierra como Júpiter tienen una región ecuatorial muy uniformemente brillante. Los científicos también esperaban este patrón en Saturno, pero en cambio vieron diferencias dramáticas en diferentes latitudes.
"Donde Júpiter brilla de manera uniforme en sus regiones ecuatoriales, Saturno tiene bandas oscuras donde cae el agua, oscureciendo la ionosfera", dijo Tom Stallard, uno de los coautores del artículo en Leicester. "Ahora también estamos tratando de investigar estas características con un instrumento en la nave espacial Cassini de la NASA. Si tenemos éxito, Cassini puede permitirnos ver con más detalle la forma en que el agua elimina las partículas ionizadas, como cualquier cambio en la altitud o los efectos que vienen con la hora del día ".
Fuentes: Observatorio Keck
, Naturaleza.
