הטבעות של שבתאי מחממות את האטמוספירה שלו

שום דבר לא באמת יכול להישאר סוד לנצח, והתעלומה הזו מהעולם הזה התחמקה מאסטרונומים במשך ארבעה עשורים. מערכת הטבעות החתימה של שבתאי מחמם את האטמוספירה העליונה של כוכב הלכת. לפי נאס"א, תופעה זו מעולם לא נראתה במערכת השמש, והאינטראקציה הבלתי צפויה בין שבתאי לבין טבעות ענקיות יכול לספק כלי לניבוי אם לכוכבי הלכת סביב כוכבים אחרים יש מערכות טבעות כמו זו של שבתאי.

הממצאים היו פורסם ב-30 במרץ ב- כתב עת למדע פלנטרי.

העדויות שגרמו לשבתאי לשפוך את סודותיו הן עודף של קרינה אולטרה סגולה הנראית כקו ספקטרלי של מימן חם ב האווירה של שבתאי. בליטה זו בקרינה מצביעה על כך שמשהו מחמם ומזהם את האטמוספירה העליונה של כוכב הלכת מבחוץ.

[קָשׁוּר: טלסקופ האבל מרגל את הטבעות של שבתאי ב'עונת הדיבור'.]

לפי העיתון, ההסבר האפשרי ביותר הוא שחלקיקי טבעת קפואים המטילים גשם על האטמוספירה של שבתאי גורמים לחימום הזה. כמה דברים יכולים להניע את מטר החלקיקים הזה, כולל ההשפעה של מיקרומטאוריטים, הפצצות עם חלקיקים מרוח שמש, קרינה אולטרה סגולה סולארית או כוחות אלקטרומגנטיים הקולטים אבק טעון חשמלי. בנוסף, שדה הכבידה של שבתאי מושך חלקיקים לתוך הפלנטה בזמן שכל זה מתרחש.

בשנת 2017, הגשושית Cassini של נאס"א צללה לאטמוספירה של שבתאי ומדד את המרכיבים האטמוספריים, ואישר שחלקיקים רבים אכן נופלים פנימה מהטבעות. התגלית החדשה הזו השתמשה בנתוני קאסיני בנוסף לתצפיות של נאס"א טלסקופ החלל האבל, ה חלליות וויאג'ר 1 ו-2, והגמלאים סייר אולטרה סגול בינלאומי משימה.

"למרות שההתפרקות האיטית של הטבעות ידועה היטב, השפעתה על המימן האטומי של הפלנטה היא הפתעה. מהבדיקה של קאסיני, כבר ידענו על השפעת הטבעות. עם זאת, לא ידענו דבר על תכולת המימן האטומי", האסטרונום והמחבר שותף לוטפי בן ג'אפל מהמכון לאסטרופיזיקה בפריז ומהמעבדה הירחי והכוכבי, אמר בהצהרה.

"הכל מונע על ידי חלקיקי טבעת הזורמים לאטמוספירה בקווי רוחב ספציפיים. הם משנים את האווירה העליונה, משנים את ההרכב", אמר בן ג'פל. "ואז יש לך גם תהליכי התנגשות עם גזים אטמוספריים שכנראה מחממים את האטמוספירה בגובה מסוים."

כדי להגיע למסקנה זו, בן-ג'פל ריכז תצפיות ארכיוניות באור אולטרה סגול (UV) מארבע משימות חלל שונות שחקרו את כוכב הלכת הטבעתי. במהלך משימות אלה שנפרשו על פני 40 שנה, אסטרונומים דחו את המדידות כרעש בגלאים. עד 2004, כאשר ה משימת קאסיני הגיע לשבתאי, הוא גם אסף נתוני UV על האטמוספרה לאורך תקופה של כמה שנים. חלק מהנתונים הנוספים לפיצוח הסוד הגיעו מהאבל ו-International Ultraviolet Explorer, בינלאומי שיתוף פעולה בין נאס"א, סוכנות החלל האירופית, ומועצת מחקר המדע וההנדסה של בריטניה הושק בשנת 1978.

[קָשׁוּר: מקור הטבעות המלוכסנות של שבתאי עשוי לקשר חזרה לירח אבוד ועתיק.]

השאלה המתמשכת בין עשרות שנים של נתונים הייתה האם כל זה יכול להיות הזוי או בעצם לשקף תופעה אמיתית על שבתאי.

התברר שהמפתח היה החלטתו של בן-ג'פל להשתמש במדידות שנלקחו על ידי ספקטרוגרף הדמיה של טלסקופ החלל של האבל (STIS). תצפיות מדויקות אלו של שבתאי עזרו לכייל את נתוני ה-UV הארכיוניים מכל ארבע משימות החלל האחרות שצפו בשבתאי. הוא השווה את תצפיות UV STIS של שבתאי להפצה של אור ממשימות ומכשירי חלל מרובים.

"כשהכל היה מכויל, ראינו בבירור שהספקטרום עקבי בכל המשימות. זה היה אפשרי מכיוון שיש לנו את אותה נקודת התייחסות, מהאבל, על קצב העברת האנרגיה מהאטמוספירה כפי שנמדד במשך עשרות שנים." אמר בן-ג'פל. "זו הייתה ממש הפתעה עבורי. פשוט תכננתי את נתוני הפצת האור השונים ביחד, ואז הבנתי, וואו - זה אותו דבר".

ארבעים שנה של נתוני UV מכסים מחזורי שמש מרובים ומסייעים לאסטרונומים לחקור את ההשפעות העונתיות של השמש על שבתאי. חיבור הנתונים הללו וכיולם עזר לבן-ג'פל לגלות שאין הבדל ברמת קרינת ה-UV. ניתן לעקוב אחר רמת הקרינה ה-UV ב"בכל זמן, בכל עמדה על הפלנטה," מה שמצביע על גשם הקרח הקבוע המגיע מהטבעות של שבתאי כהסבר הטוב ביותר.

חלק מהמטרות הבאות של מחקר זה כוללות לראות כיצד ניתן ליישם אותו כוכבי לכת המקיפים כוכבים אחרים.