Ultraviolette og infrarøde billeder fra NASAs Cassini-rumfartøj og Hubble-rumteleskopet viser aktive og stille auroraer ved Saturns nord- og sydpoler.
NASA trænede flere par øjne på Saturn, da planeten satte på et dansende lysshow ved sine poler. Mens NASAs Hubble-rumteleskop, der kredsede rundt om Jorden, var i stand til at observere de nordlige auroras i ultraviolette bølgelængder, fik NASAs Cassini-rumfartøj, der kredsede rundt Saturn, komplementære nærbilleder i infrarødt, synligt lys og ultraviolet bølgelængde. Cassini kunne også se nordlige og sydlige dele af Saturn, der ikke vender mod Jorden.
Resultatet er en slags trin-for-trin koreografi, der beskriver, hvordan aurorerne bevæger sig, og viser kompleksiteten af disse auroras, og hvordan forskere kan forbinde et udbrud fra solen og dens virkning på det magnetiske miljø ved Saturn.
Mens de gardinlignende auroraer, vi ser på Jorden, er grønne i bunden og røde øverst, har NASAs Cassini-rumfartøj vist os lignende gardinlignende auroras ved Saturn, der er røde i bunden og lilla øverst. Sådan ser aurorerne ud for det menneskelige øje. Se større billede | Billedkredit: NASA
”Saturns auroras kan være ustabil - man kan se fyrværkeri, man kan muligvis ikke se noget,” sagde Jonathan Nichols fra University of Leicester i England, der ledede arbejdet med Hubble-billederne. ”I 2013 blev vi behandlet med et veritabelt smorgasbord med dansende auroras, fra støt skinnende ringe til supersnelle bursts af lysskydning over polen.”
Hubble- og Cassini-billederne blev fokuseret på april og maj 2013. Billeder fra Cassinis ultraviolette billedspektrometer (UVIS), opnået fra en usædvanligt tæt rækkevidde på omkring seks Saturn-radier, gav et kig på de skiftende mønstre af svage emissioner på skalaer fra en nogle hundrede miles (kilometer) og bundet ændringerne i aurorerne til den svingende vind af ladede partikler, der blæser ud af Solen og strømmer forbi Saturn.
”Dette er vores bedste blik endnu på de hurtigt skiftende mønstre af auroral emission,” sagde Wayne Pryor, en Cassini-medundersøger ved Central Arizona College i Coolidge, Ariz. ”Nogle lyspunkter kommer og går fra billede til billede. Andre lyse funktioner vedvarer og roterer rundt om stangen, men i en hastighed, der er langsommere end Saturns rotation. ”
UVIS-billederne, som også analyseres af teammedarbejder Aikaterini Radioti ved University of Liège, Belgien, antyder også, at en måde, hvorpå de lyse aurorale storme kan frembringes, er ved dannelsen af nye forbindelser mellem magnetfeltlinjer. Denne proces forårsager storme i den magnetiske boble omkring Jorden. Filmen viser også en vedvarende lys plet af auroraen, der roterer i låsepladsen med Saturns måne Mimas 'orbitale position. Mens tidligere UVIS-billeder havde vist en intermitterende auroral lyspunkt magnetisk knyttet til månen Enceladus, antyder den nye film, at en anden Saturn-måne også kan påvirke lysshowet.
De nye data giver også videnskabsmænd ledetråd til et langvarigt mysterium om atmosfærerne i gigantiske ydre planeter.
”Forskere har spekuleret på, hvorfor Saturns og andre gasgiganters høje atmosfære opvarmes langt ud over, hvad man normalt kunne forvente af deres afstand fra solen,” sagde Sarah Badman, et team, der er associeret med det visuelle og infrarøde kortlægningspektrometerteam ved Lancaster University, England. "Ved at se på disse lange sekvenser af billeder taget af forskellige instrumenter, kan vi opdage, hvor auroraen varmer atmosfæren, når partiklerne dykker ned i den, og hvor længe madlavningen finder sted."
Dataene med synligt lys har hjulpet forskere med at finde ud af farverne på Saturns auroraer. Mens de gardinlignende auroraer, vi ser på Jorden, er grønne i bunden og røde i toppen, har Cassinis billedkameraer vist os lignende gardinlignende auroraer ved Saturn, der er røde i bunden og lilla øverst, sagde Ulyana Dyudina, et billedteammedarbejder ved Californien Institut for Teknologi, Pasadena, Calif.
Farveforskellen opstår, fordi Jordens auroraer er domineret af ophidsede nitrogen- og iltmolekyler, og Saturns auroraer er domineret af ophidsede brintmolekyler.
”Mens vi forventede at se noget rødt i Saturns aurora, fordi brint udsender noget rødt lys, når det bliver begejstret, vidste vi også, at der kunne være farvevariationer afhængigt af energierne i de ladede partikler, der bombarderer atmosfæren og dens densitet,” Dyudina sagde. ”Vi var glade for at lære om dette farverige display, som ingen havde set før.”
Forskere håber, at yderligere Cassini-arbejde vil belyse, hvordan skyer af ladede partikler bevæger sig rundt på planeten, når det roterer og modtager sprængninger af solmateriale fra solen.
”Auroraerne ved Saturn er nogle af planetens mest glamourøse træk - og der var ingen undslippe NASAs paparazzilignende opmærksomhed,” sagde Marcia Burton, en videnskabsmand fra Cassini-felter og partikler ved NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien, der hjælper at koordinere disse observationer. ”Når vi bevæger os ind i den del af den 11-årige solcyklus, hvor Solen udtager flere plasker, håber vi at finde ud af forskellene mellem virkningerne af solaktivitet og den interne dynamik i Saturn-systemet.”
Der er stadig mere arbejde at gøre. En gruppe forskere ledet af Tom Stallard ved University of Leicester er travlt med at analysere komplementære data taget i samme tidsvindue af to jordbaserede teleskoper på Hawaii - W. M. Keck-observatoriet og NASAs Infrarøde teleskopfacilitet. Resultaterne vil hjælpe dem med at forstå, hvordan partikler ioniseres i Saturns øvre atmosfære og vil hjælpe dem med at sætte et årti med jordbaserede teleskopobservationer af Saturn i perspektiv, fordi de kan se, hvilken forstyrrelse dataene kommer fra Jordens atmosfære.
Via NASA