Astronomer som använder Keck I-teleskopet på Hawaii lär sig mycket mer om en konstig, termisk "hot spot" på Saturn som ligger vid spetsen av planetens södra pol. I det teamet kallar de skarpaste termiska vyerna från Saturn som någonsin tagits från marken, föreslår den nya uppsättningen infraröda bilder en varm polär virvel vid Saturns södra pol - den första som någonsin upptäckts i solsystemet. Detta varma polarlock är hem till en distinkt kompakt het plats, som tros innehålla de högsta uppmätta temperaturerna på Saturnus. Ett papper som tillkännager resultaten visas i den 4: e utgåvan av "Vetenskap."
En "polär virvel" är ett ihållande, storskaligt vädermönster, jämfört med en jetström på jorden som förekommer i den övre atmosfären. På jorden är Arctic Polar Vortex vanligtvis beläget över östra Nordamerika i Kanada och kastar kall artisk luft till norra slätten i USA. Jordens Antarktis Polar Vortex, centrerad över Antarktis, är ansvarig för att fånga luft och skapa ovanliga kemi, till exempel effekterna som skapar "ozonhålet." Polära virvlar finns på jorden, Jupiter, Mars och Venus och är kallare än deras omgivningar. Men nya bilder från W. M. Keck-observatoriet visar de första bevisen på en polär virvel vid mycket varmare temperaturer. Och den varmare, kompakta regionen vid själva polen är ganska ovanlig.
"Det finns inget som det här kompakta varma locket i jordens atmosfär," säger Dr Glenn S. Orton, från Jet Propulsion Laboratory i Pasadena och huvudförfattare till uppsatsen som beskriver resultaten. ”Meteorologer har upptäckt plötslig uppvärmning av polen, men på jorden är denna effekt mycket kortvarig. Detta fenomen på Saturnus är längre livslängd eftersom vi har sett antydningar av det i våra uppgifter i minst två år. "
Pusslet är inte att Saturns södra pol är varm; trots allt har den blivit utsatt för 15 år med kontinuerligt solljus, och just nådde sin sommarsolstånd i slutet av 2002. Men både den distinkta gränsen för en varm polär virvel, cirka 30 grader från sydpolen och ett mycket hett "tips" höger vid polen var helt oväntat.
? Om de ökade sydliga temperaturerna enbart är resultatet av säsongsvaror, bör temperaturen öka gradvis med ökande latitud, men det gör det inte ,? lade till Dr. Orton. ? Vi ser att temperaturen ökar plötsligt med flera grader nära 70 grader söderut och igen vid 87 grader söderut.?
De plötsliga temperaturförändringarna kan orsakas av en koncentration av solljusabsorberande partiklar i den övre atmosfären som fångar in värme vid stratosfären. Denna teori förklarar varför den heta platsen är mörk i synligt ljus och innehåller de högsta uppmätta temperaturerna på planeten. Detta förklarar emellertid inte varför partiklarna själva är begränsade till den allmänna södra delen av Saturn och särskilt till ett kompakt område nära spetsen av Saturns södra pol. Tvingad nedbyggnad av relativt torr luft skulle förklara denna effekt, som överensstämmer med andra observationer gjorda av de troposfäriska molnen, men fler observationer behövs.
Mer information kan komma från en infraröd spektrometer på det gemensamma NASA / ESA Cassini-uppdraget som för närvarande kretsar kring Saturnus. Composite Infrared Spectrometer (CIRS) mäter kontinuerlig spektral information som sträcker sig över samma våglängder som Keck-observationerna, men de två experimenten förväntas komplettera varandra. Mellan mars och maj 2005 kommer CIRS-instrumentet på Cassini att kunna titta på den södra polära regionen för första gången. Upptäckten av den heta platsen vid Saturns södra pol har fått CIRS: s vetenskapsteam, varav en är Dr. Orton, att spendera mer tid på att titta på detta område.
"En av de uppenbara frågorna är om Saturns nordpol är anomalt kallt och om en kall polär virvel har etablerats där ,? lagt till Dr.? Detta är en fråga som bara kan besvaras av Cassinis CIRS-experiment på kort sikt, eftersom denna region inte kan ses från jorden med hjälp av markbaserade instrument. "
Observationer av Saturnus togs i bildläget av Keck Long Wavelength Spectrometer (LWS) den 4 februari 2004. Bilder erhölls vid 8,00 mikron, vilket är känsligt för stratosfärisk metanemission, och även vid 17,65 och 24,5 mikron, vilket är känsligt till temperaturer i olika lager i Saturnus övre troposfär. Planetens fullständiga bild mosaikerades från många uppsättningar av individuella exponeringar.
Framtida arbete med att observera Saturnus kommer att inkludera mer högupplöst termisk avbildning av Saturnus, särskilt på grund av det faktum att den större polära virvelregionen kan förändras under de närmaste åren. Teamet har också upptäckt andra fenomen som kan vara tidsberoende och bäst kännetecknas av avbildningsinstrument vid Keck, till exempel en serie av ost-väst temperatur svängningar, mest framträdande nära 30 grader söderut. Dessa effekter verkar inte vara relaterade till någonting i Saturnus relativt framgångsrika synliga molnsystem, men variationen påminner om öst-väst temperaturvågor i Jupiter som rör sig mycket långsamt jämfört med de snabba jets som spåras av molnrörelser.
Finansiering för denna forskning tillhandahölls av NASA: s kontor för rymdvetenskaper och applikationer, Planetary Astronomy Discipline och NASA Cassini-projektet. Cassini-Huygens-uppdraget är ett samarbetsprojekt från NASA, Europeiska rymdorganisationen och den italienska rymdbyrån. Jet Propulsion Laboratory, en avdelning vid California Institute of Technology i Pasadena, hanterar Cassini-Huygens uppdrag för NASA: s Science Mission Directorate, Washington, D.C.
W.M. Keck Observatory drivs av California Association for Research in Astronomy, ett icke-vinstdrivande vetenskapligt partnerskap från California Institute of Technology, University of California och NASA.
Originalkälla: W.M. Keck News Release
