นักดาราศาสตร์รู้จักมานานหลายปีแล้วว่ามีน้ำในบรรยากาศชั้นบนของดาวเสาร์ แต่พวกเขาไม่แน่ใจว่ามันมาจากไหน การสำรวจใหม่พบว่าน้ำกำลังตกลงมาบนดาวเสาร์และมันมาจากวงแหวนของดาวเคราะห์
“ ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ดวงแรกที่แสดงปฏิสัมพันธ์ที่สำคัญระหว่างบรรยากาศและระบบวงแหวนของมัน” James O’Donoghue นักวิจัยระดับสูงกว่าปริญญาตรีจาก University of Leicester และผู้เขียนบทความใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature “ ผลกระทบหลักของฝนวงแหวนคือมันทำหน้าที่“ ดับ” ไอโอสเฟียร์ของดาวเสาร์ลดความหนาแน่นของอิเล็กตรอนลงอย่างรุนแรงในบริเวณที่มันตกลงมา”
ด้วยการใช้หอสังเกตการณ์ Keck, O’Donoghue และทีมนักวิจัยพบว่าอนุภาคน้ำที่มีประจุตกลงมาจากวงแหวนของดาวเคราะห์เข้าสู่บรรยากาศของดาวเสาร์ พวกเขายังพบว่าขอบเขตของฝนวงแหวนนั้นยิ่งใหญ่กว่าและตกลงไปทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่ของดาวเคราะห์กว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ งานเผยให้เห็นฝนที่มีอิทธิพลต่อองค์ประกอบและโครงสร้างอุณหภูมิของชิ้นส่วนของบรรยากาศชั้นบนของดาวเสาร์
O'Donoghue กล่าวว่าผลกระทบของวงแหวนต่อความหนาแน่นของอิเล็กตรอนนั้นมีความสำคัญเพราะมันอธิบายได้ว่าทำไมการสังเกตการณ์หลายครั้งแสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นของอิเล็กตรอนลดลงอย่างผิดปกติในละติจูดที่ดาวเสาร์
“ มันกลายเป็นแรงผลักดันสำคัญของสภาพแวดล้อมและสภาพภูมิอากาศแบบไอโอโนสเฟียร์ของดาวเสาร์ในวงกว้างของดาวเคราะห์ที่มีอนุภาควงแหวนอยู่ 120,000 ไมล์ [200,000 กิโลเมตร]” Kevin Baines ผู้ร่วมเขียนบนกระดาษกล่าวจากห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion “ อนุภาควงแหวนส่งผลกระทบต่อชนิดของอนุภาคที่อยู่ในส่วนนี้ของอุณหภูมิบรรยากาศ”
ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ภาพจากยานอวกาศวอยเอเจอร์ของนาซ่าแสดงวงมืดสองถึงสามดวงบนดาวเสาร์และนักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งทฤษฎีว่าน้ำจะไหลลงสู่วงเหล่านั้นจากวงแหวน จากนั้นนักดาราศาสตร์ที่ใช้หอสังเกตการณ์อินฟราเรดของ ESA ค้นพบการปรากฏตัวของปริมาณน้ำในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ย้อนกลับไปในปี 1997 แต่ไม่พบคำอธิบายว่าทำไมมันถึงอยู่ที่นั่นและมาถึงที่นั่นได้อย่างไร
จากนั้นในปี 2011 การสำรวจด้วยหอสังเกตการณ์อวกาศเฮอร์เชลได้กำหนดน้ำแข็งน้ำจากกีย์เซอร์ในเอนเซลาดัสก่อวงแหวนไอน้ำขนาดใหญ่รอบ ๆ ดาวเสาร์
แต่วงที่ Voyager มองไม่เห็นอีกครั้งจนถึงปี 2011 เช่นกันเมื่อทีมสำรวจดาวเคราะห์ด้วย NIRSPEC ของ Keck Observatory ซึ่งเป็นสเปคโตรกราฟอินฟราเรดใกล้ที่รวมการครอบคลุมช่วงคลื่นกว้างกับความละเอียดสเปกตรัมสูง ส่วนที่สว่างของดาวเสาร์
เอฟเฟ็กต์ฝนของวงแหวนเกิดขึ้นในบรรยากาศรอบนอกของดวงอาทิตย์ (โลกมีบรรยากาศคล้ายไอโอสเฟียร์) ซึ่งมีอนุภาคที่มีประจุเกิดขึ้นเมื่อบรรยากาศที่เป็นกลางนั้นสัมผัสกับการไหลของอนุภาคพลังงานหรือรังสีดวงอาทิตย์ เมื่อนักวิทยาศาสตร์ติดตามรูปแบบการปล่อยของโมเลกุลไฮโดรเจนหนึ่งประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนสาม (แทนที่จะเป็นสองปกติ) พวกเขาคาดว่าจะเห็นแสงอินฟราเรดทั่วทั้งดาวเคราะห์สม่ำเสมอ
สิ่งที่พวกเขาสังเกตเห็นคือชุดของแถบแสงและความมืดที่มีรูปแบบเลียนแบบวงแหวนของดาวเคราะห์ สนามแม่เหล็กของดาวเสาร์เป็น "แผนที่" วงแหวนที่อุดมไปด้วยน้ำและช่องว่างที่ปราศจากน้ำระหว่างวงแหวนไปสู่ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์
พวกเขาคาดการณ์ว่าอนุภาคน้ำที่มีประจุจากวงแหวนของดาวเคราะห์นั้นถูกดึงดูดเข้าหาดาวเคราะห์โดยสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์ สิ่งนี้ทำให้ "เงา" ขนาดใหญ่ในสิ่งที่จะเป็นแสงอินฟราเรดทั่วโลก เงาเหล่านี้ครอบคลุม 30 ถึง 43 เปอร์เซ็นต์ของพื้นผิวชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์จากละติจูดประมาณ 25 ถึง 55 องศา นี่เป็นพื้นที่ที่มีขนาดใหญ่กว่าภาพ Voyager ที่แนะนำ
ทั้งโลกและดาวพฤหัสบดีมีบริเวณเส้นศูนย์สูตรที่ส่องแสงอย่างสม่ำเสมอ นักวิทยาศาสตร์คาดหวังรูปแบบนี้ที่ดาวเสาร์ด้วย แต่พวกเขากลับเห็นความแตกต่างอย่างมากในละติจูดที่ต่างกัน
Tom Stallard หนึ่งในนักเขียนร่วมของ Leicester กล่าวว่าที่ซึ่งดาวพฤหัสกำลังส่องสว่างทั่วบริเวณเส้นศูนย์สูตรของโลกอย่างสม่ำเสมอดาวเสาร์มีแถบสีดำที่น้ำตกลงมาทำให้ไอโอโนสเฟียร์มืดลง “ ตอนนี้เรากำลังพยายามตรวจสอบคุณสมบัติเหล่านี้ด้วยเครื่องมือเกี่ยวกับยานอวกาศ Cassini ของนาซ่า หากเราประสบความสำเร็จแคสสินีอาจอนุญาตให้เราดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีที่น้ำทำการกำจัดอนุภาคที่แตกตัวเป็นไอออนเช่นการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในระดับความสูงหรือผลกระทบที่มาพร้อมกับเวลาของวัน”
แหล่งที่มา: หอสังเกตการณ์ Keck
ธรรมชาติ
