Forskare som studerar data från NASA: s Cassini-rymdskepp och Hubble Space Telescope har funnit att Saturns auroror uppför sig annorlunda än vad forskarna har trott på under de senaste 25 åren.
Forskarna, ledda av John Clarke från Boston University, fann att planetens auroror, länge tänkta som en korsning mellan Jorden och Jupiter, är i grunden olik de som observerades på någon av de andra två planeterna. Teamet som analyserar Cassini-data inkluderar Dr. Frank Crary, en forskare vid Southwest Research Institute i San Antonio, Texas, och Dr. William Kurth, en forskare vid University of Iowa, Iowa City.
Hubble knäppte ultravioletta bilder av Saturns auroror under flera veckor, medan Cassinis instrument för radio- och plasmavåg visade ökningen i radioutsläpp från samma regioner, och Cassini-plasmaspektrometer- och magnetometerinstrumenten mätte intensiteten på auroran med solens tryck vind. Dessa uppsättningar av mätningar kombinerades för att ge den mest exakta glimten av Saturnus's auroras och solvindens roll för att generera dem. Resultaten kommer att publiceras i 17 februari-numret av tidskriften Nature.
Resultaten visar att Saturnus auroror varierar från dag till dag, som de gör på jorden, rör sig runt på några dagar och förblir stillastående på andra. Men jämfört med jorden, där dramatisk ljusning av aurororna bara varar i cirka 10 minuter, kan Saturnus vara i flera dagar.
Observationerna visar också att solens magnetfält och solvind kan spela en mycket större roll i Saturns auroror än tidigare misstänkt. Hubble-bilder visar att aurororna ibland håller sig stilla när planeten roterar under, som på jorden, men visar också att aurororna ibland rör sig tillsammans med Saturnus när den snurrar på sin axel, som på Jupiter. Denna skillnad antyder att Saturnus auroror drivs på ett oväntat sätt av solens magnetfält och solvinden, inte av riktningen för solvindens magnetfält.
"Både Jordens och Saturnus's auroror drivs av chockvågor i solvinden och inducerade elektriska fält," sade Crary. "En stor överraskning var att magnetfältet inbäddat i solvinden spelar en mindre roll vid Saturnus."
På jorden, när solvindens magnetfält pekar söderut (mittemot riktningen för jordens magnetfält), avbryter magnetfältet delvis ut och magnetosfären är "öppen". Detta låter solvindtrycket och de elektriska fälten in, och tillåter dem att ha en stark effekt på auroran. Om solvindens magnetfält inte är söderut är magnetosfären "stängd" och solvindvindtryck och elektriska fält kan inte komma in. "Nära Saturnus såg vi ett solvindmagnetiskt fält som aldrig var starkt norr eller söder. Riktningen för det solvindmagnetiska fältet hade inte så stor effekt på auroran. Trots detta påverkade solenergitrycket och det elektriska fältet fortfarande starkt auroral aktivitet, tillägger Crary. Sett från rymden framträder en aurora som en energiring som omkretsar en planets polära region. Auroralskärmar sporras när laddade partiklar i rymden interagerar med planetens magnetosfär och strömmar in i den övre atmosfären. Kollisioner med atomer och molekyler producerar blixtar av strålande energi i form av ljus. Radiovågor genereras av elektroner när de faller mot planeten.
Teamet observerade att även om Saturnus auroras delar egenskaper med de andra planeterna, är de i grunden olik de på varken Jorden eller Jupiter. När Saturnus auroras blir ljusare och därmed kraftigare, krymper energiringen som omger polen i diameter. I Saturn, till skillnad från någon av de andra två planeterna, blir auroras ljusare på dagnattgränsen för planeten, som också är där magnetiska stormar ökar i intensitet. Vid vissa tidpunkter är Saturns auroral ring mer som en spiral, dess ändar är inte anslutna när den magnetiska stormen cirklar polen.
De nya resultaten visar vissa likheter mellan Saturnus och jordens auroror: Radiovågor verkar vara bundna till de ljusaste aurorala fläckarna. "Vi vet att på jorden kommer liknande radiovågor från ljusa auroralbågar, och samma verkar vara sant vid Saturnus," sade Kurth. "Den här likheten berättar att fysiken som genererar dessa radiovågor på de minsta skalorna är precis som det som händer på jorden, trots skillnaderna i placeringen och uppförandet av auroran."
Nu med Cassini i omloppsbana runt Saturnus, kommer teamet att kunna titta mer direkt på hur planetens auroror genereras. De kommer därefter att undersöka hur solens magnetfält kan driva Saturnus-ororor och lära sig mer information om vilken roll solvinden kan spela. Att förstå Saturnus magnetosfär är ett av de viktigaste vetenskapliga målen för Cassini-uppdraget.
För de senaste bilderna och informationen om Cassini-Huygens uppdrag, besök http://saturn.jpl.nasa.gov och http://www.nasa.gov/cassini.
Cassini-Huygens uppdrag är ett samarbetsuppdrag för NASA, Europeiska rymdorganisationen och den italienska rymdbyrån. Jet Propulsion Laboratory, en avdelning vid California Institute of Technology i Pasadena, hanterar uppdraget för NASA: s Office of Space Science, Washington, D.C.
Originalkälla: NASA / JPL News Release
