Untuk planet berbatu, mencari jangka masa sehari adalah mudah. Cukup pilih titik rujukan dan perhatikan berapa lama masa untuk memutar pandangan, kemudian kembali ke pandangan. Tetapi untuk planet seperti Saturnus, ia tidak begitu mudah. Tidak ada ciri permukaan untuk dijejaki.
Para saintis telah menghabiskan beberapa dekad untuk menentukan tempoh putaran Saturnus. Tetapi syarikat gas itu enggan mengungkap rahsianya. Satu kajian baru di AGUJurnal Penyelidikan Geofizik: Fizik Angkasa mungkin akhirnya ada jawapannya. Kajian ini bertajuk "Saturnus, berkala berkala: Model roda dua roda gandingan termosfera-ionosfera-magnetosfera."
Dengan planet seperti Bumi, kita tahu apa yang kita ukur ketika kita mengukur tempoh putaran. Kami mengukur permukaan planet ini. Tetapi bagi gergasi gas, perkara lebih kompleks. Lapisan planet mana yang sebenarnya dibincangkan oleh saintis?
Saturnus adalah gergasi gas berlapis, kemungkinan dengan teras berbatu. Inti itu dikelilingi oleh lapisan ais, kemudian hidrogen logam dan helium. Kemudian kawasan hujan helium, lebih jauh dikelilingi oleh wilayah hidrogen cair. Kemudian muncul sebilangan besar hidrogen gas. Atmosfera bahagian atas Saturnus terdiri dari tiga lapisan: di bahagian atas terdapat awan amonia, di bawahnya adalah amonium hidrosulfida, dan di bawahnya terdapat awan wap air.
Apabila para saintis bercakap mengenai masa putaran Saturnus, mereka bercakap tentang atmosfera atas. Ini satu-satunya bahagian planet yang benar-benar dapat diukur.
Para saintis melihat corak frekuensi radio yang dikeluarkan oleh gergasi gas untuk menentukan panjang harinya. Kesukaran dengan Saturnus ialah ia hanya memancarkan corak radio frekuensi rendah yang disekat atmosfera Bumi. Ini berbeza dengan Musytari, yang memancarkan corak frekuensi yang lebih tinggi yang melalui atmosfera Bumi. Oleh kerana itu, para saintis dapat menyelesaikan masa putaran Musytari sebelum kedatangan kapal angkasa.
Saturnus harus menunggu hingga 1980 dan 1981, ketika Voyager 1 dan Voyager 2 mengunjungi dan mengumpulkan data. Pada masa itu, mereka mengukur tempoh putaran pada 10 jam, 40 minit. Itu adalah ukuran terbaik yang ada pada masa itu, dan ia tetap tersekat. Selama dua dekad.
Tetapi kemudian Cassini mengunjungi Saturnus, dan menghabiskan 13 tahun untuk mempelajarinya dan bulan-bulannya. Ahli astronomi terkejut apabila mendapati bahawa masa putaran Saturnus telah berubah. Data Cassini menunjukkan bahawa dalam dua puluh tahun antara Voyagers dan Cassini - jumlah masa yang tidak signifikan dalam kehidupan planet - panjang hari telah berubah.
"Pada sekitar tahun 2004, kami melihat periode telah berubah 6 minit, sekitar 1 persen."
Duane Pontius dari Birmingham-Southern College di Alabama, Pengarang Bersama Kajian.
Cassini menunjukkan bahawa tempoh putaran telah berubah sebanyak 6 minit, atau sekitar 1 peratus.
"Pada sekitar tahun 2004, kami melihat periode telah berubah 6 minit, sekitar 1 persen," kata Duane Pontius dari Birmingham-Southern College di Alabama, pengarang bersama kajian baru itu. "Untuk masa yang lama, saya menganggap ada sesuatu yang salah dengan tafsiran data," kenang Pontius. "Itu tidak mungkin."
Bagaimana seluruh planet mengubah tempoh putarannya dalam waktu yang singkat? Perubahan sebesar itu perlu memakan masa ratusan juta tahun. Tetapi ada lebih banyak lagi: Cassini juga mengukur corak elektromagnetik yang menunjukkan bahawa hemisfera utara dan selatan mempunyai tempoh putaran yang berbeza.
Musim Perubahan Saturnus
Pontius dan pengarang lain ingin memahami apa yang telah berlaku, dan mengapa terdapat perbezaan dalam pengukuran tersebut. Dengan mengandaikan bahawa data Cassini difahami dengan benar, pasti ada alasan untuk perubahan itu, dan untuk perbezaan antara hemisfera. Mereka memutuskan untuk membandingkan Saturnus dengan saudara terdekatnya, Musytari.
Satu perkara yang dimiliki oleh Saturnus adalah musim. Saturnus mempunyai kemiringan paksi hampir 27 darjah, sama dengan kemiringan 23 darjah Bumi. Musytari hanya mempunyai kecondongan tiga darjah. Sama seperti Bumi, hemisfera utara dan selatan Saturnus menerima jumlah tenaga yang berlainan ketika mengorbit Matahari.
Di pinggir luar atmosfer Saturnus adalah kawasan plasma. Pontius dan penulis lain berpendapat bahawa jumlah tenaga UV yang berbeza yang mencapai hemisfera sepanjang musim berinteraksi dengan plasma tersebut. Dalam model yang mereka kembangkan, variasi UV mempengaruhi plasma, menimbulkan lebih kurang tarikan pada persimpangan plasma dan atmosfera luar.
Seretan inilah yang menentukan putaran atmosfer seperti yang ditunjukkan oleh pelepasan gelombang radio, dan putaran itu berubah sesuai dengan musim yang kita amati.
Seretan dari plasma inilah yang memperlambat putaran, memberi kita tempoh putaran yang ditandakan oleh pelepasan radio. Seiring perubahan musim, seretan plasma berubah, begitu juga dengan pelepasan radio. Sekali lagi, ia adalah pelepasan radio yang para saintis mengukur masa putaran Saturnus, kerana tidak ada ciri permukaan tetap.
Model ini dikembangkan oleh Pontius dan rakan-rakannya memberikan penjelasan mengenai perubahan putaran yang dilihat dalam 20 tahun antara Voyagers dan Cassini. Walau bagaimanapun, ukuran ini hanya untuk lapisan permukaan Saturnus. Inti berbatu, yang antara 9-22 kali jisim Bumi, tersembunyi dan tidak dapat ditembusi di bawah atmosfera puluhan ribu kilometer.
Lagi:
- Siaran Akhbar: Memahami putaran mustahil Saturnus
- Kertas Ilmiah: Berkala Saturnus, pemboleh ubah berkala: Gandingan termosfera termososfera? Ionosfera ganda? Gandingan magnetosfera
- ESA Cassini-Huygens: Suasana Saturnus
