Traducido por el equipo de SOTT.net

El secreto ha estado oculto a plena vista durante 40 años. Pero se necesitó la perspicacia de un experimentado astrónomo para reunirlo todo en un año, utilizando las observaciones de Saturno del telescopio espacial Hubble de la NASA y de la retirada sonda Cassini, además de las naves espaciales Voyager 1 y 2 y la retirada misión del Explorador Ultravioleta Internacional.
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© NASA / JPL-Caltech / Institut za svemirske znanosti
El descubrimiento: El vasto sistema de anillos de Saturno está calentando la atmósfera superior del planeta gigante. Este fenómeno nunca se había observado en el Sistema Solar. Se trata de una interacción inesperada entre Saturno y sus anillos que podría proporcionar una herramienta para predecir si los planetas alrededor de otras estrellas también tienen gloriosos sistemas de anillos similares a los de Saturno.

La prueba reveladora es un exceso de radiación ultravioleta, vista como una línea espectral de hidrógeno caliente en la atmósfera de Saturno. Este aumento de la radiación significa que algo está contaminando y calentando la atmósfera superior desde el exterior.

La explicación más factible es que las partículas heladas del anillo que llueven sobre la atmósfera de Saturno causan este calentamiento. Esto podría deberse al impacto de micrometeoritos, al bombardeo de partículas del viento solar, a la radiación ultravioleta solar o a fuerzas electromagnéticas que recogen polvo cargado eléctricamente. Todo esto ocurre bajo la influencia del campo gravitacional de Saturno que atrae las partículas hacia el planeta. Cuando la sonda Cassini de la NASA se sumergió en la atmósfera de Saturno al final de su misión en 2017, midió los componentes atmosféricos y confirmó que muchas partículas están cayendo desde los anillos.

"Aunque la lenta desintegración de los anillos es bien conocida, su influencia en el hidrógeno atómico del planeta es una sorpresa. Gracias a la sonda Cassini, ya conocíamos la influencia de los anillos. Sin embargo, no sabíamos nada sobre el contenido de hidrógeno atómico", afirma Lotfi Ben-Jaffel, del Instituto de Astrofísica de París y del Lunar & Planetary Laboratory de la Universidad de Arizona, autor de un artículo publicado el 30 de marzo en la revista Planetary Science Journal.
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© Saturn image by NASA / ESA / Lotfi Ben-Jaffel (IAP LPL) via SWNSSaturno visto en el espectro ultravioleta
"Todo es impulsado por las partículas de los anillos que entran en cascada en la atmósfera en latitudes específicas. Modifican la atmósfera superior, cambiando su composición", explica Ben-Jaffel. "Y también hay procesos de colisión con los gases atmosféricos que probablemente están calentando la atmósfera a una altitud específica".

Para llegar a esta conclusión, Ben-Jaffel tuvo que recopilar observaciones de archivos de luz ultravioleta (UV) de cuatro misiones espaciales que estudiaron Saturno. Esto incluye las observaciones de las dos sondas Voyager de la NASA que pasaron por Saturno en la década de 1980 y midieron el exceso de UV. En aquel entonces, los astrónomos descartaron las mediciones como ruido en los detectores. La misión Cassini, que llegó a Saturno en 2004, también recogió datos UV de la atmósfera (durante varios años). Datos adicionales provinieron del Hubble y del Explorador Internacional Ultravioleta, que se lanzó en 1978 y fue una colaboración internacional entre la NASA, la ESA (Agencia Espacial Europea) y el Consejo de Investigación Científica y de Ingeniería del Reino Unido.

Pero la pregunta persistente era si todos los datos podían ser ilusorios o, por el contrario, reflejaban un fenómeno real en Saturno.

La clave del rompecabezas fue la decisión de Ben-Jaffel de utilizar las mediciones del espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble (STIS). Sus observaciones de precisión de Saturno se utilizaron para calibrar los datos UV de archivo de las otras cuatro misiones espaciales que han observado Saturno. El científico comparó las observaciones UV de Saturno realizadas por el STIS con la distribución de la luz procedente de múltiples misiones e instrumentos espaciales.

"Cuando todo estuvo calibrado, vimos claramente que los espectros son coherentes en todas las misiones. 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", dijo Ben-Jaffel. "Fue realmente una sorpresa para mí. Simplemente uní los distintos datos de distribución de la luz y me di cuenta de que era lo mismo".

Cuatro décadas de datos UV cubren múltiples ciclos solares y ayudan a los astrónomos a estudiar los efectos estacionales del Sol sobre Saturno. Al reunir todos los datos diversos y calibrarlos, Ben-Jaffel descubrió que no hay diferencias en el nivel de radiación UV. "En cualquier momento, en cualquier posición del planeta, podemos seguir el nivel de radiación UV", afirmó. Esto apunta a la constante "lluvia de hielo" de los anillos de Saturno como la mejor explicación.

"Estamos sólo al principio de este efecto de caracterización de los anillos en la atmósfera superior de un planeta. Con el tiempo, queremos tener un enfoque global que arroje una auténtica lectura de las atmósferas de mundos lejanos". Uno de los objetivos de este estudio es ver cómo podemos aplicarlo a planetas que orbitan otras estrellas. Lo llamamos la búsqueda de 'exo-anillos'".

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA. El Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt, Maryland, gestiona el telescopio. El Space Telescope Science Institute (STScI) de Baltimore realiza las operaciones científicas del Hubble. El STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, en Washington, D.C.