La longeva misión internacional Cassini ha revelado una característica sorprendente que emerge en el polo norte de Saturno a medida que se acerca el verano: un vórtice cálido y de gran altitud con una forma hexagonal, similar al famoso hexágono visto más profundo en las nubes de Saturno. Esto sugiereque el hexágono de baja altitud puede influir en lo que sucede arriba, y que podría ser una estructura imponente que abarca cientos de kilómetros de altura.
Cuando Cassini llegó al sistema de Saturno en 2004, el hemisferio sur estaba disfrutando el verano, mientras que el norte estaba en pleno invierno. La nave espacial espió un vórtice amplio, cálido y de gran altitud en el polo sur de Saturno, pero ninguno en el polo surpolo norte del planeta.
Un nuevo estudio a largo plazo ahora ha visto los primeros destellos de un vórtice polar norte que se forma en lo alto de la atmósfera cuando el hemisferio norte de Saturno se acercaba al verano. Este vórtice cálido se encuentra a cientos de kilómetros por encima de las nubes, en una capa de atmósfera conocida como laestratosfera, y revela una sorpresa inesperada.
"Los bordes de este vórtice recién descubierto parecen ser hexagonales, coincidiendo exactamente con un famoso y extraño patrón de nubes hexagonales que vemos más profundamente en la atmósfera de Saturno", dice Leigh Fletcher, de la Universidad de Leicester, Reino Unido, autora principal del nuevoestudiar.
"Si bien esperábamos ver un vórtice de algún tipo en el polo norte de Saturno a medida que se calentaba, su forma es realmente sorprendente. O un hexágono se ha generado de forma espontánea e idéntica en dos altitudes diferentes, una más baja en las nubes y otra altaen la estratosfera, o el hexágono es, de hecho, una estructura imponente que abarca un rango vertical de varios cientos de kilómetros ".
Los niveles de nubes de Saturno albergan la mayor parte del clima del planeta, incluido el hexágono polar norte preexistente. Esta característica fue descubierta por la nave espacial Voyager de la NASA en la década de 1980 y ha sido estudiada durante décadas; es una ola de larga duración potencialmente ligada aLa rotación de Saturno, un tipo de fenómeno también visto en la Tierra en estructuras como la corriente de chorro polar.
Cassini reveló en detalle sus propiedades, que lo observó en múltiples longitudes de onda, desde la ultravioleta hasta la infrarroja, utilizando instrumentos que incluyen su Espectrómetro Infrarrojo Compuesto CIRS. Sin embargo, al comienzo de la misión este instrumento no pudoMire más arriba en la estratosfera norte, que tenía temperaturas de alrededor de -158 grados centígrados, unos 20 grados demasiado fríos para observaciones infrarrojas confiables del CIRS, dejando estas regiones de mayor altitud relativamente inexploradas durante muchos años.
"Un año de Saturno abarca aproximadamente 30 años terrestres, por lo que los inviernos son largos", agrega la coautora Sandrine Guerlet del Laboratoire de Météorologie Dynamique, Francia.
"Saturno solo comenzó a emerger de las profundidades del invierno del norte en 2009, y gradualmente se calentó a medida que el hemisferio norte se acercaba al verano".
Un proceso extraño en juego dentro de la atmósfera de Saturno aceleró este calentamiento: a medida que el aire se hundía en el polo norte, el hexágono superior se calentó cada vez más rápidamente, y el transporte de aire hacia abajo hizo que la abundancia de varias especies menores se concentrara más. El aumento de temperatura permitióFletcher y sus colegas estudiarán el vórtice polar en luz infrarroja.
"Pudimos usar el instrumento CIRS para explorar la estratosfera norte por primera vez, a partir de 2014", agrega Guerlet. "A medida que el vórtice polar se hizo más y más visible, notamos que tenía bordes hexagonales y nos dimos cuenta de queestábamos viendo el hexágono preexistente a altitudes mucho más altas de lo que se pensaba anteriormente "
Esto indica que los dos polos de Saturno se comportan de manera muy diferente: no había hexágono en el polo sur, ni en la cima de las nubes ni más arriba, cuando se observó al principio de la misión de Cassini durante el verano del sur. El vórtice del norte tampoco está cercamadura como el vórtice sur, ya que es más frío y muestra una dinámica diferente de su contraparte sur.
"Esto podría significar que existe una asimetría fundamental entre los polos de Saturno que aún no hemos entendido, o podría significar que el vórtice del polo norte todavía se estaba desarrollando en nuestras últimas observaciones y siguió haciéndolo después de la desaparición de Cassini", agrega Fletcher.La misión Cassini llegó a su fin en septiembre de 2017.
La presencia de un hexágono en la estratosfera norte de Saturno, a cientos de kilómetros sobre las nubes, sugiere que hay mucho más que aprender sobre la dinámica en juego en la atmósfera del gigante gaseoso.
Una estructura hexagonal única y elevada que se extienda a través de la atmósfera sería poco probable dado que las condiciones del viento cambian considerablemente con la altitud. Sin embargo, al investigar las propiedades atmosféricas en la región norte, Fletcher y sus colegas también determinaron que ondas como el hexágono deberían serincapaces de propagarse hacia arriba: deben permanecer atrapados en las nubes, como se pensaba anteriormente.
"Una forma en que la 'información' de la ola puede filtrarse hacia arriba es a través de un proceso llamado evanescencia, donde la fuerza de una ola decae con la altura pero es lo suficientemente fuerte como para persistir en la estratosfera", explica Fletcher. "Simplementenecesito saber más. Es bastante frustrante que solo hayamos descubierto este hexágono estratosférico justo al final de la vida útil de Cassini ".
Comprender cómo y por qué el vórtice del polo norte de Saturno ha asumido que una forma hexagonal arrojará luz sobre cómo los fenómenos más profundos en una atmósfera pueden influir en el entorno en lo alto, algo que es de particular interés para los científicos que intentan descubrir cómo se transporta la energíaalrededor en atmósferas planetarias.
Se espera que la región del polo norte de Saturno continúe desarrollándose en los próximos años; el hemisferio norte pasó el solsticio de verano en mayo de 2017 y está en camino para su equinoccio de otoño en 2024.
"El hexágono septentrional de Saturno es una característica icónica de uno de los miembros más carismáticos del Sistema Solar, por lo que descubrir que todavía tiene grandes misterios es muy emocionante", dice Nicolas Altobelli, científico del proyecto ESA para la misión Cassini-Huygens.
"La nave espacial Cassini continuó proporcionando nuevas ideas y descubrimientos hasta el final. Sin una nave espacial capaz como Cassini, estos misterios habrían permanecido inexplorados. Muestra lo que puede lograr un equipo internacional enviando un sofisticado explorador robóticoa un destino previamente inexplorado, con resultados que siguen fluyendo incluso cuando la misión misma ha finalizado "
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Materiales proporcionado por Agencia Espacial Europea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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