Sieć radioteleskopów VLA od dawna obserwuje atmosferę Saturna. Niedawno w uzyskanych przez nią danych zauważono nierówne rozmieszczenie amoniaku w głębokich warstwach atmosfery. To odkrycie może być pomocne w zrozumieniu procesów, które stoją za tworzeniem się ogromnych burz na gazowym gigancie.
Wielkie burze na Saturnie pojawiają się co około 20-30 lat i przypominają huragany występujące na Ziemi. Główną różnicą, oprócz wielkości, jest mechanizm stojący za powstawaniem tych silnych wiatrów. Na Ziemi przyczyną jest nagrzany ocean. Na Saturnie brak jest jednak oceanów. Co więc powoduje huragany na gazowym gigancie? Odpowiedź na to pytanie znajduje się w głębszych warstwach atmosfery, niedostępnych dla ludzkiego oka. Żeby dowiedzieć się, co skrywają gęste chmury, należy użyć radioteleskopu, albo co lepsze całej sieci radioteleskopów. Ich zastosowanie pozwala zajrzeć głębiej, niż pozwalają na to teleskopy obserwujące w świetle widzialnym. Dzięki temu naukowcy mogą lepiej opisać transport ciepła, skład atmosfery czy tworzenie się chmur w jej głębi.
Zdjęcie Saturna w falach radiowych.
Jowisz i Saturn to na pierwszy rzut oka bardzo podobne do siebie planety. Obie składają się głównie z wodoru i helu, mają imponujące chmury i podobne rozmiary. Jednak Jowisz zachwyca swoimi strukturami już od pierwszego wejrzenia. Charakteryzują go dobrze rozgraniczone jasne i ciemne pasy. Nie są one jednak powodowane przez burze, a przez konwekcję. Atmosfera Saturna wydaje się być nieco nudniejsza, bardziej rozmazana. Jest tak pod warunkiem, że obserwujemy w świetle widzialnym. Obserwacje w falach radiowych odkrywają wiele mocno kontrastujących ze sobą szczegółów. Cienkie ostre linie, jaśniejsze pasy, a zaraz obok ciemne obszary.
Warto przyjrzeć się tym strukturom w głębszych warstwach atmosfery, aby lepiej zrozumieć zachowanie gazu w wysokich jej partiach.
W 2015 roku zauważono, że jasne i ciemne pasy widoczne w falach radiowych istotnie różnią się temperaturą. Stworzono mapę pokazującą stężenie amoniaku w zależności od szerokości geograficznej i ciśnienia. Okazało się, że amoniak nie jest równomiernie rozłożony w głębszych warstwach atmosfery. Znaleziono silne korelacje między położeniami obszarów, w których występowały w ostatnim czasie silne wiatry i tych z większą zawartością amoniaku. Najprawdopodobniej amoniak jest przenoszony w trakcie burzy z wysokich partii atmosfery do niższych w wyniku opadów atmosferycznych. Znajdując się już w niższych częściach amoniak powtórnie paruje. Zaburzenia w koncentracji amoniaku mają związek z dużymi burzami. Po zakończeniu burzy gdy wszystko się uspokaja, chmury amoniaku w niskich warstwach atmosfery poruszają się jeszcze przez długi czas wzdłuż południków.
Zbliżenie na Saturna, obraz powstał poprzez złożenie zdjęć wykonanych w falach radiowych i świetle widzialnym.
Dzięki temu przyglądając się zawartości amoniaku na Saturnie można wywnioskować kiedy i gdzie występowały na nim silne wiatry. Zaskakujące jest to jak bardzo burze w wysokich warstwach atmosfery wpływają na to co dzieje się niżej.
Dla kontrastu na Jowiszu wszelkie różnice w temperaturze w atmosferze są bezpośrednio spowodowane przez pasma i plamy. Jasne plamy to chłodniejsze chmury położone wyżej, ciemne (jak np. Wielka Czerwona Plama) to cieplejsze obszary położone niżej. Zatem dynamika w atmosferze Saturna różni się od procesów zachodzących w Jowiszu. Ta różnica wnosi wiele w badania planet gazowych, sugeruje, że mogą być one bardzo różne od siebie. Może to też pomóc modelować pogodę na Ziemi.
