Gli astronomi sanno da anni che c'era acqua nell'atmosfera superiore di Saturno, ma non erano sicuri da dove venisse. Nuove osservazioni hanno scoperto che l'acqua piove su Saturno e proviene dagli anelli del pianeta.
"Saturno è il primo pianeta a mostrare una significativa interazione tra la sua atmosfera e il sistema ad anello", ha affermato James O’Donoghue, ricercatore post-laurea presso l'Università di Leicester e autore di un nuovo articolo pubblicato sulla rivista Nature. "L'effetto principale della pioggia ad anello è che agisce per" estinguere "la ionosfera di Saturno, riducendo gravemente la densità degli elettroni nelle regioni in cui cade."
Usando l'Osservatorio di Keck, O’Donoghue e un team di ricercatori hanno scoperto che particelle di acqua carica cadevano dagli anelli del pianeta nell'atmosfera di Saturno. Hanno anche scoperto che l'estensione dell'anello-pioggia è molto maggiore e cade su aree più estese del pianeta, di quanto si pensasse in precedenza. Il lavoro rivela che la pioggia influenza la composizione e la struttura della temperatura di parti dell'atmosfera superiore di Saturno.
O’Donoghue ha affermato che l'effetto dell'anello sulle densità degli elettroni è importante perché spiega perché, per molti decenni, le osservazioni hanno mostrato che le densità degli elettroni sono insolitamente basse ad alcune latitudini a Saturno.
"Si scopre che uno dei principali driver dell'ambiente ionosferico di Saturno e il clima in vaste aree del pianeta sono particelle di anello situate a 120.000 miglia [200.000 chilometri] in testa", ha affermato Kevin Baines, coautore del documento, dal Jet Propulsion Laboratory. "Le particelle dell'anello influenzano quali specie di particelle si trovano in questa parte della temperatura atmosferica."
All'inizio degli anni '80, le immagini dell'astronave Voyager della NASA mostravano da due a tre bande scure su Saturno e gli scienziati hanno teorizzato che l'acqua avrebbe potuto riversarsi in quelle bande dagli anelli. Quindi gli astronomi che hanno utilizzato l'Osservatorio a infrarossi dell'ESA hanno scoperto la presenza di tracce di acqua nell'atmosfera di Saturno nel 1997, ma non sono riusciti a trovare una spiegazione del perché fosse lì e di come sia arrivato.
Quindi nel 2011 le osservazioni con l'osservatorio spaziale di Herschel hanno determinato che il ghiaccio d'acqua dei geyser su Encelado formava un gigantesco anello di vapore acqueo attorno a Saturno.
Ma le bande viste da Voyager non sono state più viste fino al 2011, quando il team ha osservato il pianeta con NIRSPEC di Keck Observatory, uno spettrografo vicino all'infrarosso che combina un'ampia copertura di lunghezze d'onda con un'alta risoluzione spettrale, consentendo agli osservatori di vedere chiaramente sottili emissioni da le parti luminose di Saturno.
L'effetto della pioggia circolare si verifica nella ionosfera di Saturno (la Terra ha una ionosfera simile), dove vengono prodotte particelle cariche quando l'atmosfera altrimenti neutra viene esposta a un flusso di particelle energetiche o radiazioni solari. Quando gli scienziati hanno monitorato il modello delle emissioni di una particolare molecola di idrogeno costituita da tre atomi di idrogeno (anziché i soliti due), si aspettavano di vedere un bagliore infrarosso uniforme su tutto il pianeta.
Ciò che hanno osservato invece è stata una serie di bande chiare e scure con un motivo che imita gli anelli del pianeta. Il campo magnetico di Saturno "mappa" gli anelli ricchi di acqua e gli spazi liberi dell'acqua tra gli anelli e l'atmosfera del pianeta.
Hanno ipotizzato che le particelle di acqua caricata dagli anelli del pianeta fossero attirate verso il pianeta dal campo magnetico di Saturno e neutralizzando gli ioni di idrogeno triatomici luminosi. Questo lascia grandi "ombre" in quello che altrimenti sarebbe un bagliore infrarosso in tutto il pianeta. Queste ombre coprono dal 30 al 43 percento della superficie dell'atmosfera superiore del pianeta da circa 25 a 55 gradi di latitudine. Questa è un'area significativamente più ampia di quanto suggerito dalle immagini Voyager.
Sia la Terra che Giove hanno una regione equatoriale molto uniformemente luminosa. Gli scienziati si aspettavano questo schema anche da Saturno, ma invece hanno visto differenze drammatiche a diverse latitudini.
"Dove Giove brilla uniformemente attraverso le sue regioni equatoriali, Saturno ha bande scure in cui cade l'acqua, oscurando la ionosfera", ha affermato Tom Stallard, uno dei coautori del giornale a Leicester. "Ora stiamo anche cercando di indagare su queste funzionalità con uno strumento sul veicolo spaziale Cassini della NASA. Se avremo successo, Cassini potrebbe permetterci di vedere più in dettaglio il modo in cui l'acqua rimuove le particelle ionizzate, come qualsiasi cambiamento di altitudine o effetti che si verificano con l'ora del giorno ".
Fonti: Keck Observatory
, Natura.
