Foto: NASA, ESA, Lotfi Ben-Jaffel (IAP & LPL)

Het geheim zit al veertig jaar verborgen in het zicht. Maar er was het inzicht van een ervaren astronoom voor nodig om binnen een jaar alles op een rijtje te zetten, met behulp van waarnemingen van Saturnus van NASA's Hubble ruimtetelescoop en de gepensioneerde Cassini sonde, naast de Voyager 1 en 2 ruimtevaartuigen en de gepensioneerde International Ultraviolet Explorer missie. De ontdekking: Het enorme ringenstelsel van Saturnus verwarmt de bovenste atmosfeer van de reuzenplaneet.

Dit verschijnsel is nog nooit eerder in het zonnestelsel waargenomen. Het is een onverwachte interactie tussen Saturnus en zijn ringen die mogelijk een hulpmiddel kan zijn om te voorspellen of planeten rond andere sterren ook glorieuze Saturnus-achtige ringsystemen hebben. Het bewijs hiervoor is een overmaat aan ultraviolette straling, gezien als een spectraallijn van hete waterstof in de atmosfeer van Saturnus. Het teveel aan straling betekent dat iets de bovenste atmosfeer van buitenaf besmet en verwarmt.

De meest waarschijnlijke verklaring is dat ijzige ringdeeltjes die op Saturnus' atmosfeer neerdwarrelen deze opwarming veroorzaken. Dit kan het gevolg zijn van de inslag van micrometeorieten, een bombardement van zonnewinddeeltjes, ultraviolette zonnestraling of elektromagnetische krachten die elektrisch geladen stof oppikken. Dit alles gebeurt onder invloed van Saturnus' zwaartekrachtveld dat deeltjes naar de planeet trekt. Toen NASA's Cassini sonde aan het einde van zijn missie in 2017 in Saturnus' atmosfeer dook, heeft hij de atmosferische bestanddelen gemeten en bevestigd dat veel deeltjes vanaf de ringen naar binnen vallen.

"Hoewel de langzame desintegratie van de ringen bekend is, is de invloed ervan op de atomaire waterstof van de planeet een verrassing. Van de Cassini-sonde wisten we al van de invloed van de ringen. We wisten echter niets over het atomaire waterstofgehalte," aldus Lotfi Ben-Jaffel van het Institute of Astrophysics in Parijs en het Lunar & Planetary Laboratory, University of Arizona, auteur van een artikel dat op 30 maart is gepubliceerd in het Planetary Science Journal.

"Alles wordt aangedreven door ringdeeltjes die op specifieke breedtegraden in de atmosfeer cascaderen. Ze veranderen de bovenste atmosfeer, waardoor de samenstelling verandert," aldus Ben-Jaffel. "En dan heb je ook nog botsingsprocessen met atmosferische gassen die waarschijnlijk de atmosfeer op een specifieke hoogte verwarmen."

De conclusie van Ben-Jaffel vergde het samenvoegen van archiefwaarnemingen in ultraviolet licht (UV) van vier ruimtemissies die Saturnus hebben bestudeerd. Daartoe behoren waarnemingen van de twee NASA Voyager-sondes die in de jaren tachtig langs Saturnus vlogen en het UV-overschot maten. Destijds deden astronomen de metingen af als ruis in de detectoren. De Cassini-missie, die in 2004 bij Saturnus aankwam, verzamelde ook UV-gegevens over de atmosfeer (gedurende meerdere jaren). Aanvullende gegevens kwamen van Hubble en de International Ultraviolet Explorer, die in 1978 werd gelanceerd en een internationale samenwerking was tussen NASA, ESA (European Space Agency) en de Science and Engineering Research Council van het Verenigd Koninkrijk.

Maar de vraag bleef of alle gegevens illusoir konden zijn, of in plaats daarvan een echt verschijnsel op Saturnus weerspiegelden.

De sleutel tot het leggen van de puzzel lag in het besluit van Ben-Jaffel om metingen van de Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) van Hubble te gebruiken. De nauwkeurige waarnemingen van Saturnus werden gebruikt om de archiefgegevens van alle vier andere ruimtemissies die naar Saturnus hebben gekeken, te ijken. Hij vergeleek de STIS UV-waarnemingen van Saturnus met de lichtverdeling van meerdere ruimtemissies en instrumenten.

"Toen alles gekalibreerd was, zagen we duidelijk dat de spectra van alle missies consistent zijn. Dit was mogelijk omdat we hetzelfde referentiepunt hebben, van Hubble, over de snelheid van overdracht van energie van de atmosfeer zoals gemeten over tientallen jaren," zei Ben-Jaffel. "Het was echt een verrassing voor me. Ik zette gewoon de verschillende lichtverdelingsgegevens samen, en toen realiseerde ik me, wow - het is hetzelfde."

Vier decennia aan UV-gegevens bestrijken meerdere zonnecycli en helpen astronomen de seizoensgebonden effecten van de zon op Saturnus te bestuderen. Door alle verschillende gegevens samen te brengen en te ijken, ontdekte Ben-Jaffel dat er geen verschil is in het niveau van de UV-straling. "Op elk moment, op elke positie op de planeet, kunnen we het UV-stralingsniveau volgen," zei hij. Dit wijst op de gestage "ijsregen" van Saturnus' ringen als de beste verklaring.

"We staan nog maar aan het begin van dit ringkarakteriseringseffect op de bovenste atmosfeer van een planeet. Uiteindelijk willen we een globale aanpak die een echte handtekening oplevert over de atmosferen op verre werelden. Een van de doelen van dit onderzoek is om te zien hoe we het kunnen toepassen op planeten die rond andere sterren draaien. Noem het de zoektocht naar 'exo-ringen'."

De Hubble-ruimtetelescoop is een project van internationale samenwerking tussen NASA en ESA. NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, beheert de telescoop. Het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore voert de wetenschappelijke activiteiten van de Hubble-telescoop uit. STScI wordt voor NASA beheerd door de Association of Universities for Research in Astronomy in Washington D.C.

Bron: NASA

Kris Christiaens

K. Christiaens

Medebeheerder & hoofdredacteur van Spacepage.
Oprichter & beheerder van Belgium in Space.
Ruimtevaart & sterrenkunde redacteur.

Dit gebeurde vandaag in 1995

Het gebeurde toen

Vanop de Bajkonoer lanceerbasis wordt de 19 ton zware Spektr module in de ruimte gebracht met behulp van een krachtige Proton-K raket. Deze wetenschappelijke onderzoeksmodule werd op 1 juni 1995 vastgehecht aan het Russische Mir ruimtestation. Spektr betekent is het Russisch 'spectrum' en deze module werd ontworpen met als hoofddoel onze Aarde en zijn atmosfeer te bestuderen vanuit een lage baan om de Aarde. Spektr had een lengte van 9,1 meter, een diameter van 4,3 meter en aan boord van deze module bevonden zich ook verschillende Amerikaanse wetenschappelijke experimenten. Foto: NASA

Ontdek meer gebeurtenissen

Redacteurs gezocht

Ben je een amateur astronoom met een sterke pen? De Spacepage redactie is steeds op zoek naar enthousiaste mensen die artikelen of nieuws schrijven voor op de website. Geen verplichtingen, je schrijft wanneer jij daarvoor tijd vind. Lijkt het je iets? laat het ons dan snel weten!

Wordt medewerker

Steun Spacepage

Deze website wordt aan onze bezoekers blijvend gratis aangeboden maar om de hoge kosten om de site online te houden te drukken moeten we wel het nodige budget kunnen verzamelen. Ook jij kunt uw bijdrage leveren door ons te ondersteunen met uw donatie zodat we u blijvend kunnen voorzien van het laatste nieuws en artikelen boordevol informatie.

62%

Sociale netwerken