אסטרונומים יודעים כבר שנים שיש מים באטמוספירה העליונה של שבתאי, אך הם לא היו בטוחים בדיוק מאיפה הם מגיעים. תצפיות חדשות מצאו כי מים גשמים על סטורן, והם מגיעים מטבעות הכוכב.
"סטורן הוא הכוכב הראשון שהראה אינטראקציה משמעותית בין האווירה שלו ומערכת הטבעת שלו", אמר ג'יימס אודונוג, חוקר לתארים מתקדמים מאוניברסיטת לסטר ומחבר מאמר חדש שפורסם בכתב העת Nature. "האפקט העיקרי של גשם טבעתי הוא שהוא פועל ל"הרגעת" היונוספרה של שבתאי, ומפחית קשות את צפיפות האלקטרונים באזורים שבהם הוא נופל. "
באמצעות מצפה הכוכבים, מצא O'Donoghue וצוות חוקרים חלקיקי מים טעונים הנופלים מטבעות הכוכב לאטמוספירה של שבתאי. הם מצאו כי היקף גשם הטבעת גדול בהרבה ונופל על אזורים גדולים יותר של כדור הארץ, ממה שחשבו בעבר. היצירה חושפת כי הגשם משפיע על ההרכב ומבנה הטמפרטורה של חלקים מהאטמוספרה העליונה של שבתאי.
O'Donoghue אמר כי השפעת הטבעת על צפיפות האלקטרונים חשובה מכיוון שהיא מסבירה מדוע במשך עשרות שנים רבות, תצפיות הראו כי צפיפות האלקטרונים נמוכה באופן יוצא דופן בכמה קווי רוחב שבתאי.
"מסתבר שהמניע העיקרי של הסביבה היונית-ספירית של סטורן ואקלים על פני טווח עצום של כדור הארץ הם חלקיקי טבעות הנמצאים מעל 200,000 ק"מ [200,000 ק"מ]," אמר קווין ביינס, מחבר משותף לעיתון, ממעבדת ההנעה של ג'ט. "חלקיקי הטבעת משפיעים על מינים של חלקיקים שנמצאים בחלק זה של הטמפרטורה האטמוספרית."
בתחילת שנות השמונים, תמונות מחללית וויאג'ר של נאס"א הראו שתיים עד שלוש להקות כהות על סטורן ומדענים שיכלו להאמין שמים היו יכולים להתקלח ללהקות מאותן הטבעות. אז גילו אסטרונומים המשתמשים במצפה האינפרא אדום של ESA את נוכחותן של כמויות מים באווירה של שבתאי בשנת 1997, אך לא הצליחו למצוא הסבר מדוע הם היו שם ואיך הם הגיעו לשם.
ואז בשנת 2011 תצפיות עם מצפה הכוכבים בחלל הרשל קבעו קרח מים מגייזרים על אנצ'אלדוס יצרו טבעת ענקית של אדי מים סביב שבתאי.
אבל הלהקות שנראו על ידי וויאג'ר לא נראו שוב עד 2011, אז הצוות צפה בכוכב הלכת עם NIRSPEC של מצפה הכוכבים, ספקטרוגרף כמעט אינפרא אדום המשלב כיסוי אורך גל רחב עם רזולוציה ספקטרלית גבוהה, המאפשר לצופים לראות בבירור פליטות עדינות מ החלקים הבהירים של שבתאי.
השפעת גשם הטבעת מתרחשת ביונוספרה של שבתאי (לכדור הארץ יש יונוספרה דומה), שם נוצרים חלקיקים טעונים כאשר האטמוספרה הניטרלית אחרת נחשפת לזרם של חלקיקים אנרגטיים או קרינת שמש. כאשר המדענים עקבו אחר דפוס הפליטות של מולקולת מימן מסוימת המורכבת משלושה אטומי מימן (ולא השניים הרגילים), הם ציפו לראות זוהר אינפרא אדום אדום על פני כדור הארץ.
מה שהם צפו במקום זה סדרה של להקות בהירות וכהות עם דפוס שמחקה את טבעות הכוכב. השדה המגנטי של שבתאי "ממפה" את הטבעות העשירות במים ואת הפערים נטולי המים בין הטבעות לאטמוספירה של כדור הארץ.
הם שיערו כי חלקיקי מים טעונים מטבעות כדור הארץ נמשכים לכוכב הלכת על ידי השדה המגנטי של שבתאי ומנטרלים את יוני המימן הטריאטומיים הזוהרים. זה משאיר "צללים" גדולים במה שאחרת יהיה זוהר אינפרא אדום לכל רחבי העולם. הצללים הללו מכסים 30 עד 43 אחוז משטח האטמוספירה העליון של כדור הארץ מרוחב הרוחב של 25 עד 55 מעלות. זהו שטח גדול משמעותית ממה שמציע תמונות Voyager.
גם לכדור הארץ וגם לצדק יש אזור משווני זוהר מאוד. מדענים ציפו לדפוס זה גם בשבתאי, אך במקום זאת הם ראו הבדלים דרמטיים בקווי רוחב שונים.
"במקום שיופיטר זוהר באופן שווה על אזורי המשווה שלו, לסטורן יש רצועות כהות בהן המים נופלים, מחשיכים את היונוספרה," אמר טום סטאלארד, אחד מחברי המחברים בעיתון בלסטר. "אנו מנסים כעת לחקור את התכונות הללו בעזרת מכשיר בחללית קאסיני של נאס"א. אם נצליח, קאסיני עשוי לאפשר לנו לראות ביתר פירוט את האופן שבו מים מסירים חלקיקים מיוננים, כמו כל שינוי בגובה או באפקטים המגיעים עם הזמן ביום. "
מקורות: מצפה הכוכבים של קק
, טבע.
