Astronomen, die das Keck I-Teleskop in Hawaii verwenden, lernen viel mehr über einen seltsamen, thermischen „Hot Spot“ auf dem Saturn, der sich an der Spitze des Südpols des Planeten befindet. In dem, was das Team die schärfsten thermischen Ansichten des Saturn nennt, die jemals vom Boden aus aufgenommen wurden, deuten die neuen Infrarotbilder auf einen warmen Polarwirbel am Südpol des Saturn hin - den ersten, der jemals im Sonnensystem entdeckt wurde. Diese warme Polkappe beherbergt einen ausgeprägten kompakten Hotspot, von dem angenommen wird, dass er die höchsten gemessenen Temperaturen auf dem Saturn enthält. Ein Artikel mit den Ergebnissen erscheint in der 4. Februar-Ausgabe von „Science“.
Ein „Polarwirbel“ ist ein beständiges, großräumiges Wettermuster, das mit einem Strahl auf der Erde verglichen wird, der in der oberen Atmosphäre auftritt. Auf der Erde befindet sich der Arctic Polar Vortex normalerweise über dem Osten Nordamerikas in Kanada und stößt kalte Kunstluft in die Northern Plains in den USA. Der antarktische Polarwirbel der Erde, der sich über der Antarktis befindet, ist dafür verantwortlich, Luft einzufangen und ungewöhnliche Chemie zu erzeugen, beispielsweise die Effekte, die das „Ozonloch“ erzeugen. Polare Wirbel kommen auf der Erde, auf Jupiter, Mars und Venus vor und sind kälter als ihre Umgebung. Neue Bilder vom W. M. Keck Observatorium zeigen jedoch den ersten Hinweis auf einen polaren Wirbel bei viel wärmeren Temperaturen. Und der wärmere, kompakte Bereich am Pol selbst ist ziemlich ungewöhnlich.
"Es gibt nichts Vergleichbares wie diese kompakte warme Kappe in der Erdatmosphäre", sagte Dr. Glenn S. Orton vom Jet Propulsion Laboratory in Pasadena und Hauptautor des Papiers, das die Ergebnisse beschreibt. „Meteorologen haben eine plötzliche Erwärmung des Pols festgestellt, aber auf der Erde ist dieser Effekt sehr kurzfristig. Dieses Phänomen auf dem Saturn hält länger an, da wir in unseren Daten seit mindestens zwei Jahren Hinweise darauf sehen. "
Das Rätsel ist nicht, dass der Südpol des Saturn warm ist. Immerhin war es 15 Jahren ununterbrochenem Sonnenlicht ausgesetzt, nachdem es gerade seine Sommersonnenwende Ende 2002 erreicht hatte. Aber sowohl die deutliche Grenze eines warmen Polarwirbels etwa 30 Grad vom Südpol entfernt als auch eine sehr heiße „Spitze“ rechts an der Stange waren völlig unerwartet.
"Wenn die erhöhten südlichen Temperaturen ausschließlich auf die Saisonalität zurückzuführen sind, sollte die Temperatur mit zunehmendem Breitengrad allmählich ansteigen, dies ist jedoch nicht der Fall." fügte Dr. Orton hinzu. "Wir sehen, dass die Temperatur in der Nähe von 70 Grad südlich und erneut bei 87 Grad südlich abrupt um mehrere Grad ansteigt."
Die abrupten Temperaturänderungen können durch eine Konzentration von sonnenlichtabsorbierenden Partikeln in der oberen Atmosphäre verursacht werden, die Wärme in der Stratosphäre einfangen. Diese Theorie erklärt, warum der Hot Spot im sichtbaren Licht dunkel erscheint und die höchsten gemessenen Temperaturen auf dem Planeten enthält. Dies allein erklärt jedoch nicht, warum die Teilchen selbst auf den allgemeinen südlichen Teil des Saturn und insbesondere auf ein kompaktes Gebiet nahe der Spitze des Südpols des Saturn beschränkt sind. Ein erzwungenes Absenken relativ trockener Luft würde diesen Effekt erklären, was mit anderen Beobachtungen der troposphärischen Wolken übereinstimmt, aber weitere Beobachtungen sind erforderlich.
Weitere Einzelheiten werden möglicherweise von einem Infrarotspektrometer auf der gemeinsamen Mission NASA / ESA Cassini bekannt gegeben, die derzeit den Saturn umkreist. Das Composite Infrared Spectrometer (CIRS) misst kontinuierliche spektrale Informationen, die sich über dieselben Wellenlängen wie die Keck-Beobachtungen erstrecken. Es wird jedoch erwartet, dass sich die beiden Experimente ergänzen. Zwischen März und Mai 2005 kann das CIRS-Instrument auf Cassini erstmals die Südpolregion im Detail betrachten. Die Entdeckung des Hotspots am Südpol des Saturn hat das CIRS-Wissenschaftsteam, zu dem auch Dr. Orton gehört, veranlasst, sich mehr mit diesem Gebiet zu befassen.
"Eine der offensichtlichen Fragen ist, ob der Nordpol des Saturn ungewöhnlich kalt ist und ob sich dort ein kalter Polarwirbel gebildet hat." fügte Dr. hinzu? Dies ist eine Frage, die nur kurzfristig durch das CIRS-Experiment von Cassini beantwortet werden kann, da diese Region mit bodengestützten Instrumenten nicht von der Erde aus gesehen werden kann. "
Die Beobachtungen des Saturn wurden am 4. Februar 2004 im Bildgebungsmodus des Keck Long Wavelength Spectrometer (LWS) aufgenommen. Die Bilder wurden bei 8,00 Mikrometer aufgenommen, was für die Methanemission in der Stratosphäre empfindlich ist, sowie bei 17,65 und 24,5 Mikrometern, was empfindlich ist zu Temperaturen in verschiedenen Schichten in der oberen Troposphäre des Saturn. Das vollständige Bild des Planeten wurde aus vielen Einzelbelichtungen mosaikiert.
Zukünftige Arbeiten zur Beobachtung des Saturn werden eine hochauflösende Wärmebildgebung des Saturn beinhalten, insbesondere aufgrund der Tatsache, dass sich der größere polare Wirbelbereich in den nächsten Jahren ändern kann. Das Team hat auch andere Phänomene entdeckt, die zeitabhängig sein könnten und am besten durch bildgebende Instrumente bei Keck charakterisiert werden können, wie beispielsweise eine Reihe von Ost-West-Temperaturschwankungen, die am stärksten in der Nähe von 30 Grad südlich liegen. Diese Effekte scheinen nichts mit dem relativ merkwürdigen sichtbaren Wolkensystem des Saturn zu tun zu haben, aber die Variabilität erinnert an Ost-West-Temperaturwellen im Jupiter, die sich im Vergleich zu den schnellen Jets, die durch Wolkenbewegungen verfolgt werden, sehr langsam bewegen.
Die Finanzierung für diese Forschung wurde vom NASA-Büro für Weltraumwissenschaften und -anwendungen, der Planetary Astronomy Discipline und dem NASA Cassini-Projekt bereitgestellt. Die Mission Cassini-Huygens ist ein Kooperationsprojekt der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und der italienischen Weltraumorganisation. Das Jet Propulsion Laboratory, eine Abteilung des California Institute of Technology in Pasadena, verwaltet die Cassini-Huygens-Mission für das Science Mission Directorate der NASA in Washington, D.C.
Die W.M. Das Keck Observatory wird von der California Association for Research in Astronomy betrieben, einer gemeinnützigen wissenschaftlichen Partnerschaft des California Institute of Technology, der University of California und der NASA.
Originalquelle: W.M. Keck Pressemitteilung
