De planeet is ver van de zon verwijderd. En toch is de atmosfeer vrij warm. Hoe kan dat? Wijlen Cassini zocht het uit!

De temperaturen in de bovenste lagen van de atmosfeer van Saturnus kunnen behoorlijk hoog oplopen. Net als op de andere gasreus in ons zonnestelsel – Jupiter – en op de ijsreuzen Uranus en Neptunus. Eigenlijk is dat best gek. Want in tegenstelling tot onze aarde is de zon te ver van deze buitenste planeten verwijderd om hiervoor verantwoordelijk te zijn. Waar deze hitte vandaan komt, was dan ook een groot mysterie. Tot nu. Want na analyse van gegevens van het gepensioneerde Cassini-ruimtevaartuig komen onderzoekers nu toch met een geloofwaardige verklaring op de proppen: aurora’s.

Over Cassini
Cassini werd in 1997 gelanceerd en draaide tussen 2004 en 2017 rond Saturnus. In die periode ontdekte de sonde onder meer geologische activiteit op de maan Enceladus en met methaan gevulde meren op Titan. Ook dook de sonde herhaaldelijk in het gat tussen Saturnus en zijn ringen – een primeur – om meer over de gasreus en de ringen te weten te komen. Het resulteerde onder meer in fantastische close-upfoto’s van de kleine maantjes die Saturnus rijk is. Halverwege september gaf NASA de sonde na bijna twintig jaar trouwe dienst opdracht om zich in de atmosfeer van Saturnus te boren. Een heel bewuste keuze: de brandstof van Cassini was op aan het raken en NASA wilde voorkomen dat de sonde stuurloos zou raken en op één van de potentieel leefbare manen van Saturnus zou crashen.

Terwijl het einde voor Cassini naderde, voerde hij nog een laatste opdracht uit die ook wel bekend staat als de ‘Grand finale’. Dit was misschien wel het gevaarlijkste deel van Cassini’s bijna twintig jaar durende missie. De sonde begaf zich namelijk in onontgonnen gebied: de ruimte tussen Saturnus en zijn ringen. Deze ‘gevaarlijke’ manoeuvre leverde echter wel cruciale informatie op. Want het was tijdens deze ‘grand finale’ dat de belangrijkste gegevens werden verzameld voor de nieuwe temperatuurkaart van de atmosfeer van Saturnus.


Heldere sterren
Zes weken lang bestudeerde Cassini verschillende heldere sterren in de sterrenbeelden Orion en Grote Hond terwijl ze achter Saturnus langs passeerden. Terwijl het ruimtevaartuig de sterren waarnam die achter de gigantische planeet verdwenen, analyseerden wetenschappers hoe dit sterlicht veranderde terwijl het door de atmosfeer sijpelde. Door vervolgens de dichtheid van de atmosfeer te meten, kregen onderzoekers de informatie die ze nodig hadden om de temperatuur van de atmosfeer van Saturnus te achterhalen.

Aurora’s
De onderzoekers ontdekten dat de temperatuur piekte nabij de aurora’s die zich op de noord- en zuidpool van Saturnus bevinden. En deze aurora’s zouden dus weleens verantwoordelijk kunnen zijn voor de mysterieuze waargenomen warmte. Aurora’s – ook wel bekend als het noorder- en zuiderlicht – zijn prachtige en kleurrijke lichtverschijnselen en zijn misschien wel één van de mooiste natuurlijke fenomenen op aarde. Soortgelijke lichtverschijnselen doen zich ook op Saturnus voor. Op de gasreus worden de elektrische stromen veroorzaakt door interacties tussen zonnewinden en de geladen deeltjes van de manen van Saturnus. En dit zou weleens de reden kunnen zijn dat de bovenste laag van Saturnus’ atmosfeer zo warm wordt.

Op deze foto vervaardigd door Cassini is de aurora op de zuidpool van Saturnus te zien. De blauwe kleur vertegenwoordigt dit ‘zuiderlicht’ en de oranje kleur is weerkaatst zonlicht. Afbeelding: NASA/JPL/University of Colorado

Kaart
De studie verschaft de meest complete kaart tot nu toe van zowel de temperatuur, als de dichtheid van de bovenste laag van de atmosfeer van een gasreus: een regio die over het algemeen slecht begrepen wordt. Mogelijk gelden de bevindingen dus niet alleen voor Saturnus, maar ook voor de andere gas- en ijsreuzen in ons zonnestelsel. “De resultaten zijn van vitaal belang voor ons algemene begrip over de bovenste regionen van planetaire atmosferen en vormen een belangrijk onderdeel van Cassini’s erfenis,” zegt onderzoeker Tommi Koskinen. “Ze helpen bij het beantwoorden van de vraag waarom het bovenste gedeelte van de atmosfeer zo heet is terwijl de rest van de atmosfeer – vanwege de grote afstand tot de zon – juist koud is.”


Maar dat is niet de enige vraag die onderzoekers nu kunnen beantwoorden. Een beter begrip van de bovenste laag van de atmosfeer van Saturnus – waar de planeet de ruimte ontmoet – is tevens de sleutel tot het uitbreiden van onze kennis over ruimteweer en de impact ervan op andere planeten in ons zonnestelsel. En mogelijk spelen soortgelijke verschijnselen tevens een rol op exoplaneten die om andere verre sterren cirkelen.