2011.05.24. - Pillantás egy szaturnuszi vihar mélyére

Az óriásbolygó rendszerében dolgozó Cassini szonda és az ESO VLT távcsőrendszer infravörös kameráinak felvételei alapján soha nem látott részletességgel sikerült tanulmányozni a Szaturnusz atmoszférájában feltámadó ritka vihart.

A Naprendszer második legnagyobb bolygójának atmoszférája általában békésnek, nyugodtnak tűnik. Azonban egyszer egy szaturnuszi évben - körülbelül harminc földi évenként -, ahogyan a tavasz beköszönt a bolygó északi féltekéjén, valami megmozdul mélyen a felhők alatt, ami aztán az egész légkörre kiterjedő drámai változásokhoz vezet. A legutóbbi ilyen vihar első jeleit a Cassini űrszonda plazmahullámokat detektáló műszere észlelte 2010 decemberében, a bekövetkező változásokat pedig amatőrcsillagászok is követni kezdték a látható tartományban. A ritka viharral kapcsolatos legújabb vizsgálatokat Leigh Fletcher (University of Oxford) és munkatársai végezték el az ESO VLT távcsőrendszerén üzemelő VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid Infrared) infravörös kamera és spektrométer, illetve a Cassini szonda CIRS (Composite Infrared Spectrometer) műszerének adatai alapján.

A Szaturnuszon 1990 szeptemberében feltűnt óriási fényes folt. Ezt megelőzően 1876-ban, 1903-ban, 1933-ban és 1960-ban is észleltek hasonló viharokat, de az 1990-es mindegyiknél nagyobb volt. A felvétel a 2,2 méteres ESO/MPG teleszkóppal készült.
[ESO]

Bár a vihar méretét tekintve 1876 óta csak a hatodik, de az első, melyet űrszondával is vizsgáltak, illetve az infravörös mérések alapján a hőmérséklet változását is nyomon követték. Fletcher szerint a korábbi észlelések során csak a visszavert napfény észlelésére volt lehetőség, most azonban - köszönhetően a Cassini szondának - a direkt infravörös hőmérsékleti sugárzás detektálására is mód nyílt, ennek eredményeként pedig a légkör eddig rejtett rétegei tárultak fel, és lehetővé vált az eseménnyel kapcsolatos hőmérsékletváltozások és szelek nyomon követése is.

A vihar oka valószínűleg valahol mélyen a Szaturnusz atmoszférájában keresendő, ahol a földi zivatarokhoz hasonló jelenség játszódhat le: a mélyben felmelegedett gáztömegek felfele áramlanak és áttörnek a bolygó egyébként nyugodt felsőlégkörén. Ezek a nagy zavarok kölcsönhatásba kerülnek a nyugat-keleti áramlási rendszerrel és a hőmérséklet drámai változását idézik elő a légkör felső rétegeiben. A kutatócsoport egyik tagja, Glenn Orton (Jet Propulsion Laboratory) szerint az új észlelések jól jelzik, hogy a vihar milyen nagy hatást gyakorolt az atmoszférára: az általa nagy távolságon keresztül szállított anyag és energia kanyargó áramlásokat és óriási örvényeket létrehozva módosította a légköri szélrendszert, és megzavarta a Szaturnusz lassú, évszakos változását.

A VISIR képein néhány új, meglepő alakzat is feltűnik, ezeket a kutatók sztratoszférikus jelzőfényeknek nevezték el. Igazából a Szaturnusz sztratoszférájában, 250-300 kilométerrel az alsólégkör felhőteteje felett bekövetkező nagyon erős hőmérsékletváltozásokról van szó, ezek egyben azt is mutatják, hogy a vihar hatása milyen messze terjed az atmoszférában. Ebben az évszakban a sztratoszféra hőmérséklete -130 °C körüli, a "jelzőfények" helyén a mért hőmérséklet azonban ennél 15-20 °C-kal nagyobb. Ezek a légköri képződmények egyébként a visszavert napfényben egyáltalán nem láthatók, a bolygó VISIR által észlelt infravörös sugárzásából viszont kiugrik az emissziójuk. Korábban még soha nem detektálták őket, így nem lehetünk teljesen biztosak benne, hogy mindig velejárói-e ezeknek a viharoknak.

A Szaturnusz három különböző hullámhossztartományban rögzített felvétele. A bal oldali, látható tartománybeli képet Trevor Barry ausztrál amatőr készítette 2011. január 19-én, a vihar jól kifejlett állapotában, míg a két másik felvételt az ESO VLT VISIR műszerével rögzítették két infravörös tartományban (18 μm és 8,6 μm). A középső képen inkább az alsólégkör szerkezetét lehet tanulmányozni, míg a jobb oldali kép a felsőlégkört, az általában nyugodt sztratoszférát mutatja, a vihar központi hideg részét övező jól látható emisszióval, a "jelzőfényekkel".
[ESO/University of Oxford/L.N. Fletcher/T. Barry]

Az eredményeket részletező szakcikk a Science magazinban jelent meg.

Forrás:

• eso1116 - Science Release