Astronomen die de Keck I-telescoop op Hawaï gebruiken, leren veel meer over een vreemde, thermische 'hotspot' op Saturnus die zich op het puntje van de zuidpool van de planeet bevindt. In wat het team de scherpste thermische beelden van Saturnus noemt die ooit vanaf de grond zijn genomen, suggereren de nieuwe reeks infraroodbeelden een warme polaire werveling aan de zuidpool van Saturnus - de eerste die ooit in het zonnestelsel is ontdekt. Deze warme poolcap is de thuisbasis van een opvallende compacte hotspot, waarvan wordt aangenomen dat het de hoogst gemeten temperaturen op Saturnus bevat. Een paper met de resultaten verschijnt in het nummer van 4 februari van "Science".
Een 'polaire vortex' is een aanhoudend, grootschalig weerpatroon, vergelijkbaar met een straalstroom op aarde die in de hogere atmosfeer voorkomt. Op aarde bevindt de Arctic Polar Vortex zich typisch boven het oosten van Noord-Amerika in Canada en stort koude articulaire lucht in de Northern Plains in de Verenigde Staten. De Antarctische poolwervel van de aarde, gecentreerd boven Antarctica, is verantwoordelijk voor het vasthouden van lucht en het creëren van ongebruikelijke chemie, zoals de effecten die het 'ozongat' creëren. Polaire wervelingen zijn te vinden op aarde, Jupiter, Mars en Venus en zijn kouder dan hun omgeving. Maar nieuwe beelden van het W. M. Keck-observatorium tonen het eerste bewijs van een polaire vortex bij veel hogere temperaturen. En het warmere, compacte gebied aan de paal zelf is vrij ongebruikelijk.
"Er gaat niets boven deze compacte warme muts in de atmosfeer van de aarde", zegt dr. Glenn S. Orton, van het Jet Propulsion Laboratory in Pasadena en hoofdauteur van de paper die de resultaten beschrijft. 'Meteorologen hebben een plotselinge opwarming van de pool gedetecteerd, maar op aarde is dit effect van zeer korte duur. Dit fenomeen op Saturnus duurt langer omdat we er al minstens twee jaar hints van zien in onze gegevens. "
De puzzel is niet dat de zuidpool van Saturnus warm is; het is tenslotte blootgesteld aan 15 jaar continu zonlicht en heeft eind 2002 net de zomerzonnewende bereikt. Maar zowel de duidelijke grens van een warme polaire vortex op ongeveer 30 graden noorderbreedte vanaf de zuidpool en een zeer hete "tip" rechts aan de paal waren totaal onverwacht.
? Als de verhoogde zuidelijke temperaturen uitsluitend het gevolg zijn van seizoensinvloeden, dan zou de temperatuur geleidelijk moeten toenemen bij toenemende breedtegraad, maar dat is niet het geval? voegde Dr. Orton toe. ? We zien dat de temperatuur abrupt stijgt met enkele graden nabij 70 graden zuid en weer op 87 graden zuid.?
De abrupte temperatuurveranderingen kunnen worden veroorzaakt door een concentratie van zonlichtabsorberende deeltjes in de bovenste atmosfeer die warmte vasthouden in de stratosfeer. Deze theorie verklaart waarom de hotspot in zichtbaar licht donker lijkt en de hoogst gemeten temperaturen op aarde bevat. Dit alleen verklaart echter niet waarom de deeltjes zelf beperkt zijn tot het algemene zuidelijke deel van Saturnus en in het bijzonder tot een compact gebied nabij de punt van de zuidpool van Saturnus. Geforceerde downwelling van relatief droge lucht zou dit effect verklaren, dat consistent is met andere waarnemingen van de troposferische wolken, maar er zijn meer waarnemingen nodig.
Meer details kunnen naar voren komen van een infraroodspectrometer op de gezamenlijke NASA / ESA Cassini-missie die momenteel in een baan om Saturnus draait. De Composite Infrared Spectrometer (CIRS) meet continue spectrale informatie over dezelfde golflengten als de Keck-waarnemingen, maar van de twee experimenten wordt verwacht dat ze elkaar aanvullen. Tussen maart en mei 2005 zal het CIRS-instrument op Cassini voor het eerst in staat zijn om de zuidpoolregio in detail te bekijken. De ontdekking van de hotspot aan de zuidpool van Saturnus heeft ertoe geleid dat het CIRS-wetenschapsteam, waaronder Dr. Orton, meer tijd aan dit gebied heeft besteed.
"Een van de voor de hand liggende vragen is of de noordpool van Saturnus abnormaal koud is en of daar een koude polaire vortex is ontstaan? voegde Dr. toe? Dit is een vraag die alleen op korte termijn kan worden beantwoord door het Cassini's CIRS-experiment, aangezien dit gebied vanaf de aarde niet kan worden gezien met grondinstrumenten. "
Waarnemingen van Saturnus werden genomen in de beeldvormingsmodus van de Keck Long Wavelength Spectrometer (LWS) op 4 februari 2004. Beelden werden verkregen bij 8,00 micron, dat gevoelig is voor stratosferische methaanemissie, en ook bij 17,65 en 24,5 micron, dat gevoelig is temperaturen in verschillende lagen in de bovenste troposfeer van Saturnus. Het volledige beeld van de planeet is uit vele sets van individuele opnamen gemaakt.
Toekomstig werk met betrekking tot Saturnus zal meer warmtebeeldtechnologie met hoge resolutie van Saturnus omvatten, vooral vanwege het feit dat het grotere polaire vortexgebied de komende jaren kan veranderen. Het team heeft ook andere fenomenen ontdekt die tijdsafhankelijk kunnen zijn en het best worden gekenmerkt door beeldvormingsinstrumenten bij Keck, zoals een reeks temperatuurschommelingen van oost naar west, het meest prominent nabij 30 graden zuid. Deze effecten lijken niets te maken te hebben met iets in Saturnus relatief onzichtbare zichtbare wolkensysteem, maar de variabiliteit doet denken aan de oost-west temperatuurgolven in Jupiter die erg langzaam bewegen in vergelijking met de snelle stralen die worden gevolgd door wolkenbewegingen.
Financiering voor dit onderzoek werd verstrekt door NASA's Office of Space Sciences and Applications, Planetary Astronomy Discipline en het NASA Cassini-project. De Cassini-Huygens-missie is een samenwerkingsproject van NASA, de European Space Agency en de Italian Space Agency. Het Jet Propulsion Laboratory, een afdeling van het California Institute of Technology in Pasadena, beheert de Cassini-Huygens-missie voor NASA's Directoraat Wetenschapsmissie, Washington, D.C.
De W.M. Keck Observatory wordt beheerd door de California Association for Research in Astronomy, een wetenschappelijk samenwerkingsverband zonder winstoogmerk van het California Institute of Technology, de University of California en NASA.
Oorspronkelijke bron: W.M. Keck Nieuwsbericht
