Saturnus’ ringen werken als ‘parasol’, maar er regent ook water uit

Laatste Cassini-vluchten

De hoge atmosfeer van Saturnus blijkt snel en intensief te wisselen van dichtheid. Dat komt doordat de ringen het UV-licht van de zon tegenhouden.

Saturnus en zijn ringen. Foto NASA/JPL-Caltech

De ringen van Saturnus fungeren als een soort zonnescherm voor de planeet, zo blijkt uit metingen die de Amerikaanse ruimtesonde Cassini dit voorjaar heeft gedaan. Dat heeft tot gevolg dat het bovenste deel van de atmosfeer van Saturnus verrassend sterke dichtheidsvariaties en kleinschalige structuren vertoont.

Gevaarlijk

In de maanden voordat Cassini opzettelijk werd ‘gedumpt’ in de Saturnusatmosfeer (op 15 september), heeft de ruimtesonde 22 ‘snoekduiken’ gemaakt door de enkele duizenden kilometers brede opening tussen de planeet en diens ringenstelsel. Eerder werden die gevaarlijke manoeuvres niet aangedurfd, maar nu liep de missie toch op zijn eind. Daarbij maakte Cassini elke keer een korte tocht door de ionosfeer – een hoge, ijle uitloper van de Saturnusatmosfeer die voor een belangrijk deel uit geladen deeltjes (ionen) bestaat.

Bekijk ook de schitterende foto’s die Cassini 15 jaar lang maakte van Saturnus en zijn manen.

Het ontstaan van deze ionen wordt grotendeels toegeschreven aan de inwerking van extreem-ultraviolette straling van de zon op de waterstof- en heliumatomen die de bulk van de Saturnusatmosfeer vormen. Deze atomen worden door de ‘euv-straling’ van de zon in ionen en elektronen gesplitst.

Koud, dicht en dynamisch

Gegevens die een van de meetinstrumenten van Cassini tijdens de snoekduiken heeft verzameld, laten nu zien dat de ionosfeer van Saturnus relatief koud, dicht en dynamisch is. Ze is bovendien verrassend gestructureerd en veranderlijk: tussen opeenvolgende snoekduiken varieerde de dichtheid met meer dan een factor 10.

Een van de oorzaken lijkt te zijn dat de ringen van Saturnus hun schaduw over de planeet werpen. Daarbij houden ze niet alleen het zichtbare licht van de zon tegen, maar ook de ultraviolette straling. Als gevolg hiervan komt de ionisatie in de beschaduwde delen van de atmosfeer op een lager pitje te staan. Helemaal stilvallen doet het proces niet, want ook de kosmische straling – energierijke geladen deeltjes afkomstig uit de ruimte – heeft een ioniserende werking.

Het ‘zonneschermeffect’ kan overigens niet álle waargenomen variaties in de ionosfeer van Saturnus verklaren. Volgens het onderzoeksteam onder leiding van Jan-Erik Wahlund van de Universiteit van Uppsala (Zweden), dat de Cassini-gegevens heeft geanalyseerd, moeten er dus meer factoren in het spel zijn.

Regen onder de parasol

In hun onderzoeksverslag in het tijdschrift Science, dat maandagavond vervroegd is vrijgegeven wegens een groot astronomencongres, suggereren de wetenschappers dat er vanuit de ringen van Saturnus ook waterionen ‘neerregenen’ op de ionosfeer. Deze zouden elektronen uit de ionosfeer aan zich binden, waardoor het percentage geladen deeltjes afneemt. Ook variaties in de extreem-ultraviolette straling van de zon en in de luchtstromen hoog in de atmosfeer van Saturnus kunnen een rol spelen.

    • Eddy Echternach