Ahli astronomi telah mengetahui selama bertahun-tahun bahawa terdapat air di atmosfer atas Saturnus, tetapi mereka tidak pasti dari mana asalnya. Pemerhatian baru mendapati air turun di Saturnus, dan ia datang dari cincin planet ini.
"Saturnus adalah planet pertama yang menunjukkan interaksi yang signifikan antara atmosfer dan sistem cincinnya," kata James O'Donoghue, seorang penyelidik pascasiswazah di University of Leicester dan pengarang makalah baru yang diterbitkan dalam jurnal Nature. "Kesan utama dari hujan cincin adalah ia bertindak untuk" memadamkan "ionosfera Saturnus, dengan sangat mengurangkan kepadatan elektron di daerah di mana ia jatuh."
Menggunakan Balai Cerap Keck, O'Donoghue dan sekumpulan penyelidik mendapati zarah-zarah air bermuatan jatuh dari cincin planet ke atmosfer Saturnus. Mereka juga mendapati tahap hujan cincin jauh lebih besar, dan jatuh di kawasan yang lebih besar di planet ini, daripada yang difikirkan sebelumnya. Hasil kajian menunjukkan bahawa hujan mempengaruhi komposisi dan struktur suhu bahagian atmosfera Saturnus.
O'Donoghue mengatakan bahawa kesan cincin pada ketumpatan elektron adalah penting kerana ia menjelaskan mengapa, selama beberapa dekad, pemerhatian menunjukkan ketumpatan elektron menjadi luar biasa rendah pada beberapa garis lintang di Saturnus.
"Ternyata pemacu utama persekitaran ionosfera Saturnus dan iklim di sebilangan besar planet ini adalah zarah cincin yang terletak 120,000 batu di atas permukaan laut," kata Kevin Baines, pengarang bersama di makalah itu, dari Jet Propulsion Laboratory. "Partikel cincin mempengaruhi spesies partikel yang berada di bahagian suhu atmosfera ini."
Pada awal tahun 1980-an, gambar dari kapal angkasa Voyager NASA menunjukkan dua hingga tiga jalur gelap di Saturnus dan para saintis berteori bahawa air mungkin akan mengalir ke tali itu dari cincin. Kemudian ahli astronomi menggunakan Observatorium Inframerah ESA menemui kehadiran sejumlah kecil air di atmosfer Saturnus pada tahun 1997, tetapi tidak dapat menemui penjelasan mengapa ia berada di sana dan bagaimana ia sampai di sana.
Kemudian pada tahun 2011 pemerhatian dengan ruang observasi Herschel menentukan ais air dari geyser di Enceladus membentuk cincin wap air raksasa di sekitar Saturnus.
Tetapi jalur yang dilihat oleh Voyager tidak dilihat lagi hingga tahun 2011, ketika pasukan memerhatikan planet ini dengan NIRSPEC Observatory Keck, spektrograf dekat-inframerah yang menggabungkan liputan panjang gelombang yang luas dengan resolusi spektrum tinggi, yang memungkinkan para pemerhati untuk melihat pelepasan halus dari bahagian terang dari Zuhal.
Kesan hujan cincin berlaku di ionosfera Saturnus (Bumi mempunyai ionosfera yang serupa), di mana zarah-zarah bermuatan dihasilkan apabila atmosfera yang sebaliknya terdedah kepada aliran zarah-zarah bertenaga atau sinaran matahari. Apabila para saintis mengesan corak pelepasan molekul hidrogen tertentu yang terdiri daripada tiga atom hidrogen (dan bukan dua atom biasa), mereka menjangkakan akan melihat cahaya inframerah seluruh planet yang seragam.
Yang mereka perhatikan sebagai gantinya adalah rangkaian tali cahaya dan gelap dengan corak yang meniru cincin planet ini. Medan magnet Saturnus "memetakan" cincin kaya air dan jurang bebas air antara cincin ke atmosfer planet.
Mereka menduga bahawa zarah-zarah air yang terisi dari cincin planet ditarik ke arah planet ini oleh medan magnet Saturnus dan meneutralkan ion hidrogen triatomik yang bersinar. Ini meninggalkan "bayang-bayang" besar dalam apa yang akan menjadi cahaya inframerah seluruh planet. Bayangan ini meliputi 30 hingga 43 peratus permukaan atmosfera atas planet dari garis lintang sekitar 25 hingga 55 darjah. Ini adalah kawasan yang jauh lebih besar daripada yang dicadangkan oleh gambar Voyager.
Bumi dan Musytari mempunyai kawasan khatulistiwa yang sangat seragam. Para saintis mengharapkan corak ini di Saturnus, tetapi mereka melihat perbezaan dramatik pada garis lintang yang berbeza.
"Di mana Musytari bersinar merata di kawasan khatulistiwa, Saturnus mempunyai jalur gelap di mana air jatuh, menggelapkan ionosfera," kata Tom Stallard, salah seorang penulis bersama makalah di Leicester. "Kami sekarang juga berusaha untuk menyelidiki ciri-ciri ini dengan instrumen di kapal angkasa Cassini NASA. Sekiranya kita berjaya, Cassini memungkinkan kita melihat dengan lebih terperinci cara air mengeluarkan zarah-zarah terion, seperti perubahan ketinggian atau kesan yang berlaku pada waktu itu. "
Sumber: Balai Cerap Keck
, Alam.
