Desde que lo notamos por primera vez a mediados de la década de 1970, los científicos se han sentido desconcertados por la protuberancia Lyman-alfa (Lyα) de Saturno: una barra particularmente brillante de luz ultravioleta emitida por átomos de hidrógeno durante un tipo particular de transición electrónica.
Ahora hay una explicación. A nuevos esquemas de estudio cómo la lluvia de partículas heladas de los anillos de Saturno juega un papel en el calentamiento de la atmósfera superior del planeta a través de otras reacciones químicas que aún no comprendemos completamente.
Según la NASA, es la primera vez que observamos este fenómeno en el Sistema Solar. El equipo de investigación detrás del estudio cree que la nueva información podría usarse para encontrar otros planetas con anillos similares a los de Saturno.
“Todo está impulsado por partículas de anillos que caen en cascada a la atmósfera en latitudes específicas”. dice astrónomo Lotfi Ben-Jaffel, del Instituto de Astrofísica de París, Francia. “Modifican la atmósfera superior, cambiando la composición”.
“Y luego también tienes procesos de colisión con gases atmosféricos que probablemente estén calentando la atmósfera a una altitud específica”.
Ya sabemos acerca de la lluvia de anillos, la forma en que los anillos gigantes alrededor de Saturno se están desintegrando en el propio planeta; los anillos podrían desaparecer por completo en tan solo 100 millones de años, según los expertos.
Lo que no sabíamos era la interacción de la lluvia con el hidrógeno. Los investigadores estudiaron las lecturas de luz ultravioleta de las naves espaciales Voyager 1, Voyager 2 y Cassini, así como la Explorador ultravioleta internacional y el Telescopio Espacial Hubble, para obtener una lectura de emisión Lyα consistente.
Cuando algunas de estas lecturas se tomaron inicialmente, las lecturas de luz ultravioleta se descartaron como interferencia de ruido de las sondas mismas. Ahora, sin embargo, los investigadores han demostrado que, de hecho, hay una franja más brillante de luz de emisión Lyα en el hemisferio norte del planeta.
“Cuando todo estuvo calibrado, vimos claramente que los espectros son consistentes en todas las misiones”. dice Ben-Jaffel. “Esto fue posible porque tenemos el mismo punto de referencia, del Hubble, sobre la tasa de transferencia de energía de la atmósfera medida durante décadas”.
“Realmente fue una sorpresa para mí. Acabo de graficar los diferentes datos de distribución de luz juntos y luego me di cuenta, guau, es lo mismo”.
La atmósfera de Saturno es 75 por ciento de hidrógeno y 25 de helio, con rastros más pequeños de otras sustancias y mucho viento: hasta 1.800 kilómetros (1.118 millas) por hora en el ecuador. La temperatura a través de las capas de la atmósfera oscila entre los -130 °C (-202 °F) y los 80 °C (176 °F).
Los datos recopilados por las diversas naves espaciales abarcan varios años, lo que permite a los científicos estudiar las múltiples estaciones y ciclos solares del planeta. La naturaleza y consistencia de la luz ultravioleta significa que la lluvia helada es la explicación más probable.
Como señalan los investigadores, es aún más evidencia de las variaciones en los exoplanetas: Júpiter, por ejemplo, tiene un tipo diferente de protuberancia Lyman-alfa (Lyα) a Saturno.
Toda esta es información útil a medida que nuestros telescopios se vuelven más poderosos y pueden captar más del Universo que nos rodea.
“Estamos justo al comienzo de este efecto de caracterización de anillos en la atmósfera superior de un planeta”. dice Ben-Jaffel. “Eventualmente queremos tener un enfoque global que produzca una firma real sobre las atmósferas en mundos distantes”.
“Uno de los objetivos de este estudio es ver cómo podemos aplicarlo a los planetas que orbitan alrededor de otras estrellas. Llámalo la búsqueda de ‘exo-anillos'”.
La investigación ha sido publicada en el Revista de ciencia planetaria.