Pressmeddelande

Inuti en jättestorm på Saturnus

19 maj 2011

En ovanlig storm i planeten Saturnus atmosfär har studerats mer ingående än vad som tidigare varit möjligt. Observationerna gjordes av ESO:s jätteteleskop VLT har tillsammans med NASA:s rymdsond Cassini. Studien är gjord av ett internationellt forskarteam och kommer att publiceras den här veckan i tidskriften Science.

Planeten Saturnus atmosfär förefaller vanligtvis vara lugn och fridfull. Men en gång per Saturnus-år (som är ungefär 30 jordår långt) anländer våren till jätteplanetens norra halvklot och långt under molnen börjar det röra sig. Detta leder till dramatiska störningar som sträcker sig runt hela planeten (eso9014).

NASA:s rymdsond Cassini [1], som är i omloppsbana runt planeten, var först med att upptäcka den senaste stormen av denna typ i december 2010 genom att använda ett instrument som kan mäta radio- och plasmavågor. Stormens utveckling följdes även av amatörastronomer. Nu har den studerats i detalj genom att använda infrarödkameran VISIR [2] på ESO:s jätteteleskop VLT koordinerat med observationer gjorda av instrumentet CIRS [3] på Cassini.

Det här är bara den sjätte jättestorm på Saturnus som man har sett sedan år 1876. Det är den första som någonsin har studerats i värmestrålning, eller termiskt infrarött ljus, vilket gör att man kan se temperaturvariationer inuti Saturnus-stormen. Stormen är också den första någonsin som observerats av en rymdsond i omloppsbana.

Leigh Fletcher vid Oxfords universitet i Storbritannien är huvudförfattare till den nya studien.

– Störningarna på Saturnus norra halvklot har skapat ett gigantiskt, våldsamt och komplext utbrott av starkt lysande moln som har spridit sig ut över hela planeten, säger han.

– Nu när vi har både VLT och Cassini som studerar stormen samtidigt ger oss en riktigt bra möjlighet att sätta observationerna från Cassini i rätt sammanhang. I tidigare studier av sådana stormar har man bara kunnat använda sig av reflekterat solljus. Nu har vi för första gången använt termiskt infrarött ljus och kan då avslöja dolda områden i atmosfären och mäta upp de kraftiga förändringar av temperaturen och vindarna som är förknippade med händelsen, säger Leigh Fletcher.
 
Stormen kan ha sitt ursprung djupt nere i molnen av vattenånga där ett åskväderliknande fenomen skapade en gigantisk konvektionsplym. På samma sätt som varm luft stiger uppåt i ett rum med värmelement så steg den här gasansamlingen uppåt och sköt igenom Saturnus vanligtvis fridfulla övre atmosfär. Dessa väldiga störningar växelverkar med de cirkulerande vindarna som rör sig i öst-västlig riktning och orsakar dramatiska temperaturförändringar högt upp i atmosfären.

Glenn Orton (Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, USA) är en annan av forskarna i teamet.

– Våra nya observationer visar att stormen hade stor påverkan på atmosfären. Den transporterade energi och material över stora avstånd och förändrade vindarna i atmosfären genom att skapa vindlande jetströmmar och gigantiska virvlar. På så sätt har den stört Saturnus långsamma årstidsvariationer, tillägger han.

Ett oväntat inslag som kan ses i de nya bilderna från VISIR är fläckarna, som har fått namnet “stratosfäriska fyrbåkar” (stratospheric beacons). De består av kraftiga temperaturförändringar högt uppe i Saturnus stratosfär – 250-300 km över molntaket i den lägre atmosfären - och visar hur pass högt upp i atmosfären som effekterna av stormen sträcker sig. Normaltemperaturen i Saturnus atmosfär är ungefär 130 minusgrader vid denna årstid, men fyrbåkarnas temperatur har uppmätts att vara 15-20 grader varmare.

Fyrbåkarna syns inte alls om man tittar efter reflekterat solljus, men kan vara ljusstarkare än all strålning från resten av planeten ihop när man observerar i termiskt infrarött ljus med VISIR. Dessa fenomen hade aldrig tidigare observerats vilket gör astronomerna osäkra på om de är vanligt förekommande i den här typen av stormar.

– Vi hade tur som hade en observationsperiod som var schemalagd tidigt under år 2011, som ESO tillät oss flytta fram i tiden så att vi skulle kunna observera stormen så tidigt som möjligt. Vi hade än mer tur i att CIRS-instrumentet på Cassini också kunde observera stormen vid samma tidpunkt. Då hade vi både bilderna från VLT och spektroskopi från Cassini som vi kunde jämföra med varandra, säger Leigh Fletcher.

– En sådan händelse kommer bara en gång per generation, så vi kommer fortsätta att observera den, säger han.

Noter

[1] Cassini-Huygens-projektet är ett samarbetsprojekt mellan NASA, ESA och det italienska rymdorganet ASI. NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien är en avdelning av California Institute of Technology och förvaltar projektet åt NASA:s Science Mission Directorate i Washington, DC.

[2] VISIR är en spektrograf och kamera som sitter på VLT och som observerar i mellanvågig infrarött ljus. VISIR byggdes av CEA/DAPNIA/SAP och NFRA/ASTRON.

[3] CIRS (Composite Infrared Spectrometer) är en spektrograf för infrarött ljus på Cassini. CIRS används för att analysera värmestrålning och kan på detta sätt urskilja sammansättningen hos en himlakropp. 

Mer information

Forskningen presenterades i en artikel som kommer att publiceras i tidskriften Science den 19 maj 2011.

Forskarlaget består av Leigh N. Fletcher (Oxfords universitet, Storbritannien), Brigette E. Hesman (Marylands universitet, USA), Patrick G.J. Irwin (Oxfords universitet), Kevin H. Baines (Wisconsin-Maddisons universitet, USA), Thomas W. Momary (Jet Propulsion Laboratory (JPL), Pasadena, USA), A. Sanchez-Lavega (Universidad del País Vasco, Bilbao, Spanien), F. Michael Flasar (NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), Maryland, USA), P.L. Read (Oxfords universitet), Glenn S. Orton (JPL), Amy Simon-Miller (GSFC), Ricardo Hueso (Universidad del País Vasco), Gordon L. Bjoraker (GSFC), A. Mamoutkine (GSFC), Teresa del Rio-Gaztelurrutia (Universidad del País Vasco), Jose M. Gomez (Fundacion Esteve Duran, Barcelona, Spanien), Bonnie Buratti (JPL), Roger N. Clark (US Geological Survey, Denver, USA), Philip D. Nicholson (Cornell-universitetet, Ithaca, USA) och Christophe Sotin (JPL).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och VISTA, det största kartläggningsteleskopet. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av ett 42-meters europeiskt extremt stort teleskop för synligt och infrarött ljus, E-ELT, som kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Foton av VLT
• Pressmeddelande från NASA

Kontakter

Dr Leigh N. Fletcher
Glasstone Science Fellow, University of Oxford
UK
Tel: +44 1 865 272 089
E-post: fletcher@atm.ox.ac.uk

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
E-post: rhook@eso.org

Jia-Rui C. Cook
Media Relations Specialist, NASA's Jet Propulsion Laboratory
Pasadena, USA
Tel: +1 818 354 0850
Mobil: +1 818 359 3241
E-post: Jia-Rui.C.Cook@jpl.nasa.gov

Nancy Neal-Jones
Science Writer, NASA's Goddard Space Flight Center
USA
Tel: +1 301 286 0039
E-post: Nancy.n.jones@nasa.gov

Elizabeth Zubritsky
Science Writer, NASA's Goddard Space Flight Center
USA
Tel: +1 301-614-5438
E-post: elizabeth.a.zubritsky@nasa.gov

Pete Wilton
Acting Deputy Head of Press & Information Office, University of Oxford
UK
Tel: +44 1865 283 877
E-post: pete.wilton@admin.ox.ac.uk

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1116 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.