Para astronom telah mengetahui selama bertahun-tahun ada air di atmosfer bagian atas Saturnus, tetapi mereka tidak yakin dari mana asalnya. Pengamatan baru telah menemukan air turun di Saturnus, dan itu berasal dari cincin planet.
"Saturnus adalah planet pertama yang menunjukkan interaksi yang signifikan antara atmosfer dan sistem cincinnya," kata James O'Donoghue, seorang peneliti pascasarjana di University of Leicester dan penulis makalah baru yang diterbitkan dalam jurnal Nature. "Efek utama hujan cincin adalah bahwa ia bertindak untuk 'memadamkan' ionosfer Saturnus, sangat mengurangi kepadatan elektron di daerah tempat hujan itu turun."
Menggunakan Observatorium Keck, O'Donoghue dan tim peneliti menemukan partikel air bermuatan yang jatuh dari cincin planet ke atmosfer Saturnus. Mereka juga menemukan luasnya cincin-hujan jauh lebih besar, dan jatuh di wilayah yang lebih luas di planet ini, daripada yang diperkirakan sebelumnya. Karya itu mengungkapkan hujan mempengaruhi komposisi dan struktur suhu bagian-bagian atmosfer atas Saturnus.
O'Donoghue mengatakan efek cincin pada kerapatan elektron penting karena menjelaskan mengapa, selama beberapa dekade, pengamatan menunjukkan kerapatan elektron sangat rendah pada beberapa garis lintang di Saturnus.
“Ternyata pendorong utama lingkungan ionosfer dan iklim Saturnus di seluruh penjuru planet ini adalah partikel cincin yang terletak di atas 200.000 kilometer,” kata Kevin Baines, rekan penulis di atas kertas, dari Jet Propulsion Laboratory. "Partikel cincin mempengaruhi spesies partikel mana yang berada di bagian suhu atmosfer ini."
Pada awal 1980-an, gambar dari wahana antariksa Voyager NASA menunjukkan dua hingga tiga pita gelap pada Saturnus dan para ilmuwan berteori bahwa air bisa saja menghujani pita-pita itu dari cincin. Kemudian para astronom yang menggunakan Observatorium Infra merah ESA menemukan keberadaan sejumlah kecil air di atmosfer Saturnus pada tahun 1997, tetapi tidak dapat menemukan penjelasan mengapa itu ada di sana dan bagaimana air itu sampai di sana.
Kemudian pada tahun 2011 pengamatan dengan observatorium luar angkasa Herschel menentukan es air dari geyser di Enceladus membentuk cincin uap air raksasa di sekitar Saturnus.
Tetapi pita-pita yang dilihat oleh Voyager tidak terlihat lagi sampai 2011 juga, ketika tim mengamati planet ini dengan NIRSPEC Keck Observatory, sebuah spektograf inframerah-dekat yang menggabungkan cakupan panjang gelombang luas dengan resolusi spektral tinggi, yang memungkinkan pengamat untuk melihat dengan jelas emisi halus dari bagian cerah Saturnus.
Efek cincin hujan terjadi di ionosfer Saturnus (Bumi memiliki ionosfer yang serupa), di mana partikel bermuatan dihasilkan ketika atmosfer netral dinyatakan terkena aliran partikel energik atau radiasi matahari. Ketika para ilmuwan melacak pola emisi molekul hidrogen tertentu yang terdiri dari tiga atom hidrogen (bukan dua atom biasa), mereka berharap melihat cahaya inframerah seragam planet yang seragam.
Apa yang mereka amati adalah serangkaian pita terang dan gelap dengan pola meniru cincin planet. Medan magnet Saturnus “memetakan” cincin kaya air dan celah bebas air di antara cincin ke atmosfer planet.
Mereka menduga bahwa partikel air bermuatan dari cincin planet sedang ditarik ke arah planet oleh medan magnet Saturnus dan menetralkan ion hidrogen triatomik yang bersinar. Ini meninggalkan "bayangan" besar dalam apa yang seharusnya menjadi cahaya inframerah seluruh planet. Bayangan ini mencakup 30 hingga 43 persen permukaan atmosfer atas planet ini dari garis lintang sekitar 25 hingga 55 derajat. Ini adalah area yang secara signifikan lebih besar daripada yang disarankan oleh gambar Voyager.
Baik Bumi dan Yupiter memiliki wilayah khatulistiwa yang sangat seragam. Para ilmuwan juga mengharapkan pola ini di Saturnus, tetapi mereka malah melihat perbedaan dramatis pada garis lintang yang berbeda.
"Di mana Jupiter bersinar merata di daerah khatulistiwa, Saturnus memiliki garis-garis gelap di mana air jatuh, menggelapkan ionosfer," kata Tom Stallard, salah satu penulis makalah di Leicester. "Kami sekarang juga mencoba menyelidiki fitur-fitur ini dengan instrumen pada pesawat ruang angkasa Cassini milik NASA. Jika kita berhasil, Cassini dapat memungkinkan kita untuk melihat lebih detail cara air menghilangkan partikel terionisasi, seperti setiap perubahan ketinggian atau efek yang menyertai waktu siang hari. "
Sumber: Observatorium Keck
, Alam.
