ESO’s VLT har sammen med Cassini-rumsonden studeret en sjælden storm i atmosfæren på planeten Saturn i flere detaljer, end det nogensinde før har været muligt.

Den nye undersøgelse, foretaget af et internationalt forskerhold, bliver offentliggjort i tidsskriftet Science i denne uge.

Saturns atmosfære fremstår normalt fredelig og rolig. Men omkring én gang i løbet af et saturnår (ca. 30 jordår), når foråret rammer den nordlige halvkugle på den gigantiske planet, er noget i gære dybt under skyerne, der fører til en dramatisk forstyrrelse på hele kloden.

Den seneste af denne slags storme blev første gang opdaget i december 2010 af radio- og plasmabølgeinstrumentet på NASA-rumsonden Cassini, der kredser om planeten, og blev også fulgt af amatørastronomer. Stormen er nu blevet undersøgt i detaljer ved hjælp af det infrarøde VISIR-kamera på ESO’s VLT sammen med observationer fra CIRS-instrumentet på Cassini.

Stormen er kun den sjette af sin slags, der er blevet observeret siden 1876. Det er den første nogensinde, der er blevet undersøgt i termisk infrarødt lys – for at se temperaturvariationerne inde i en Saturn-storm – og den første nogensinde, som er observeret af en rumsonde i kredsløb om planeten.

”Denne forstyrrelse på Saturns nordlige halvkugle har skabt et gigantisk, voldsomt og komplekst udbrud af lyst skymateriale, der har spredt sig og nu omslutter hele planeten,” forklarer Leigh Fletcher (University of Oxford i Storbritannien), som er hovedforfatter af den nye undersøgelse. ”At vi har både VLT og Cassini til at undersøge stormen på samme tid, giver os en alle tiders mulighed for at sætte Cassinis observationer ind i en sammenhæng. Tidligere undersøgelser af disse storme har kun været i stand til at bruge reflekteret sollys, men nu hvor vi for første gang kan observere i termisk infrarødt lys, kan vi afdække skjulte områder i atmosfæren og måle de virkelig markante ændringer i temperatur og vindforhold i forbindelse med denne begivenhed.”

Stormen har måske rod dybt nede i vandskyerne hvor et fænomen, der svarer til et tordenvejr, har drevet dannelsen af en kæmpemæssig konvektionsboble. Ligesom varm luft stiger opad i et opvarmet rum, steg denne gasmasse opad og brød gennem Saturns ellers rolige øvre atmosfære. Disse enorme forstyrrelser påvirker de cirkulerende vinde, der bevæger sig mod øst og vest, og skaber dramatiske temperaturændringer højt oppe i atmosfæren.
”Vores nye observationer viser, at stormen havde en stor effekt på atmosfæren. Den transporterede energi og materiale over store afstande og modificerede de atmosfæriske vinde idet den skabte bugtende jetstrømme og dannede gigantiske hvirvler, som forstyrrede Saturns langsomme årstidsudvikling,” tilføjer Glenn Orton (Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, USA), et andet medlem af forskergruppen.

Nogle af de uventede træk, der ses i det nye billede fra VISIR kaldes for stratosfæriske bavneblus. De er meget kraftige temperaturændringer i Saturns stratosfære, 250-300 km over skytoppene i den lavere atmosfære, der viser, hvor højt oppe i atmosfæren virkningerne af stormen har bredt sig. Temperaturen i Saturns stratosfære er normalt omkring -130^oC ved denne årstid, men blussene er målt til at være 15-20^oC varmere.
Disse blus er fuldstændig usynlige i reflekteret sollys, men kan overgå udstrålingen fra resten af planeten i det termiske infrarøde lys, der registreres af VISIR. De er aldrig blevet set før, så astronomerne er ikke sikre på, om de er almindelige træk ved sådanne storme.

”Vi var heldige at have et observationsforløb planlagt tidligt i 2011, som ESO tillod os at rykke frem, så vi kunne observere stormen så tidligt som muligt. Det var et andet lykketræf, at Cassinis CIRS-instrument også kunne observere stormen på samme tidspunkt, så vi havde billeder fra både VLT og spektroskopet på Cassini at sammenligne med,” siger Leigh Fletcher afslutningsvis. ”Vi fortsætter med at observere denne begivenhed, der kun finder sted en gang pr. generation.”

Kilder: NASA og ESO