At give mening om Saturns umulig rotation

Saturn laver muligvis en lille elektromagnetisk shimmy og drejning, som har afsløret forsøg fra videnskabsmænd på at bestemme, hvor lang tid det tager for planeten at rotere om sin akse, ifølge en ny undersøgelse.

At opdage længden af ​​en dag på enhver planet virker som en ligetil opgave:Find en funktion på planeten, og ur den, mens den roterer én gang. Eller, hvis det er en gasgigant som Jupiter, som ikke har nogen faste overfladetræk, videnskabsmænd kan lytte efter periodiske moduleringer i intensiteten af ​​radiosignaler skabt inden for planetens roterende magnetfelt.

Og så er der Saturn, som i årtier har trodset forsøg på at fastlægge dens nøjagtige rotationsperiode. Nu en ny undersøgelse i AGU's Journal of Geophysical Research :Rumfysik har måske endelig afsløret gasgigantens trick til at skjule dens rotation, og give nøglen til at opgive sin hemmelighed.

Den nye forskning viser, hvordan sæsonmæssige ændringer på Saturn kan være forvirrende forsøg fra videnskabsmænd på at beregne dens nøjagtige rotationsperiode.

En planets rotationsperiode er en af ​​de grundlæggende fakta om en planet, sammen med dens størrelse, sammensætning, omløbsperiode og andre fakta, der ikke kun beskriver en planet, men hjælper med at forklare dens adfærd, historie og giver endda spor til dens dannelse.

Coy Saturn

Saturn udsender kun lavfrekvente radiomønstre, der er blokeret af Jordens atmosfære, gør det svært at studere Saturns rotation fra Jordens overflade. I modsætning, Jupiter udsender radiomønstre ved højere frekvenser, der gjorde det muligt for radioastronomer at beregne dens rotationsperiode, før rumalderen kom godt i gang.

Det var ikke før rumfartøjer blev sendt til Saturn, at forskerne var i stand til at indsamle data om dets rotation. Voyagers 1 og 2 sendte de første antydninger af Saturns rotation hjem i 1980 og 1981. De opdagede en modulering af radiointensitet, der antydede, at planeten roterede en gang hver 10. time og 40 minutter.

"Så det var det, der blev kaldt rotationsperioden, " sagde Duane Pontius fra Birmingham-Southern College i Alabama og en medforfatter af den nye undersøgelse.

Da Cassini-rumfartøjet ankom til Saturn 23 år senere for at studere planeten i 13 år, den fandt noget forbløffende.

"I omkring 2004 så vi, at perioden var ændret med 6 minutter, omkring 1 procent, " sagde Pontius.

Men hvordan ændrer en hel planet sin rotationshastighed på 20 år? Det er den slags forandring, der tager hundreder af millioner af år. Endnu mere mystisk var Cassinis påvisning af elektromagnetiske mønstre, der antydede, at planetens rotation er forskellig på den nordlige og sydlige halvkugle.

"I lang tid, Jeg antog, at der var noget galt med datafortolkningen, " huskede Pontius. "Det er bare ikke muligt."

Sæsoner af Saturn

For at finde ud af, hvad der virkelig foregik, Pontius og hans medforfattere startede med at se på, hvordan Saturn er forskellig fra sin nærmeste søskende, Jupiter.

"Hvad har Saturn, som Jupiter mangler, ved siden af ​​de åbenlyse ringe?" spurgte Pontius. Svaret:årstider. Saturns akse hælder omkring 27 grader, svarende til Jordens 23-graders hældning. Jupiter har næsten ingen hældning overhovedet - kun 3 grader.

Hældningen betyder, at Saturns nordlige og sydlige halvkugle modtager forskellige mængder af stråling fra Solen afhængigt af årstiden. De forskellige doser af ultraviolet lys påvirker de strippede atomer - kaldet plasma - ved kanten af ​​Saturns atmosfære.

Ifølge modellen foreslået af Pontius og hans kolleger, variationerne i UV fra sommer til vinter i de forskellige halvkugler påvirker plasmaet, så det skaber mere eller mindre træk i de højder, hvor det møder planetens gasatmosfære.

Den forskel i luftmodstand gør, at atmosfæren bliver langsommere, hvilket er det, der sætter den periode, der ses i radiosignalerne.

Skift plasma sæsonmæssigt, og du ændrer perioden for radioemissionerne, hvilket er hvad der ses på Saturn.

Den nye model giver en løsning på gåden med Saturns umulige skiftende rotationsperioder. Det viser også, at de observerede perioder ikke er rotationsperioden for Saturns kerne, som forbliver umålt.

Pontius præsenterede modellen tidligere i år på et møde mellem Saturn-forskere og sagde, at den blev godt modtaget. Nu håber han, at andre forskere vil tage det næste skridt for at forfine modellen ved at undersøge, hvor godt den passer med 13 års Saturn-data indsamlet af Cassini.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af jord- og rumvidenskabsblogs, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.