Satürn’ün Dönme Hızındaki Sır Çözüldü

Satürn, bir gezegende olmaması gereken bir şey mi yapıyor? Ölçümler, dev gezegenin dönüş hızının zaman içinde değiştiğini yani bir şekilde hızlandığını veya yavaşladığını gösteriyordu. Bu şaşırtıcı sonuç, bilim insanlarını cevap arayışına itti. James Webb Uzay Teleskobu’nu (JWST) kullanan araştırmacılar, sonunda bu gizemi çözdüklerini söylüyorlar.

Journal of Geophysical Research: Space Physics (Jeofizik Araştırmaları Dergisi: Uzay Fiziği)’nde yayınlanan yeni bulgular, Satürn’ün muhteşem kuzey ışıklarının bu olayın merkezinde yer aldığını ortaya koyuyor. Çalışma, gezegenin kutup ışımalarının, ısı, rüzgâr ve elektrik akımlarını içeren güçlü bir döngüyü tetiklediğini ve bu döngünün, ölçüm yöntemine bağlı olarak Satürn’ün farklı hızlarda dönüyormuş gibi görünmesine neden olabileceğini gösteriyor.

Satürn’ün Dönüş Gizemi

Bu bilmece on yıllar öncesine dayanıyor, ancak NASA’nın Cassini uzay aracının 2004’te yaptığı gözlemlerin Satürn’ün dönüş hızının kademeli olarak değiştiğini göstermesinin ardından yeniden ilgi odağı oldu.

Bu sonuç açıklanması zor bir sonuçtu çünkü gezegenler kısa zaman dilimlerinde dönüş hızlarının büyüklüğünü değiştirmezler.

2021 yılında, Northumbria Üniversitesinden Profesör Tom Stallard liderliğindeki bir ekip farklı bir açıklama önerdi. Araştırmaları, Satürn’ün dönüşünün aslında değişmediğini gösterdi. Bunun yerine, gezegenin kutup ışımalarıyla bağlantılı elektriksel sinyaller, Satürn’ün üst atmosferindeki rüzgârlardan etkileniyordu. Bu rüzgârlar, bilim insanlarının gezegenin dönüşünü tahmin etmek için kullandıkları kutup ışımaları sinyalini değiştiren elektriksel akımlar üretiyordu.

Bu çalışma yanıltıcı ölçümleri açıklasa da, önemli bir soru cevapsız kaldı: Bu atmosferik rüzgârları ne yönlendiriyordu?

James Webb, Satürn’ün Kuzey Işıklarını Haritalandırdı

Araştırma yapmak için Stallard ve Birleşik Krallık ve Amerika Birleşik Devletleri’ndeki çeşitli kurumlardan meslektaşları James Webb Uzay Teleskobuna yöneldiler.

Ekip, Satürn’ün kuzey kutup ışıkları bölgesini tam bir Satürn günü boyunca aralıksız gözledi. Gözlemler, önceki aletlerin ulaşamadığı bir ayrıntı düzeyi sağladı.

Araştırmacılar, trihidrojen katyonu olarak bilinen bir molekül tarafından yayılan kırmızı ötesi ışığa odaklandılar. Bu molekül, Satürn’ün üst atmosferinde oluşur ve sıcaklığın doğal bir göstergesi olarak görev yapar. Ekip, bu molekülün yaydığı ışığı analiz ederek, Satürn’ün kutup ışıkları bölgesindeki sıcaklıklar ve yüklü parçacık yoğunlukları hakkında şimdiye kadar üretilmiş en ayrıntılı haritaları oluşturdu.

Hata payı oldukça düşüktü. Önceki ölçümler yaklaşık 50 derece Celsius’luk belirsizlikler içeriyordu ve bu da ince değişiklikleri tespit etmeyi zorlaştırıyordu. JWST’nin gözlemleri yaklaşık on kat daha hassastı ve bilim insanlarının ilk kez yerel ısınma ve soğuma modellerini belirlemelerine olanak sağladı.

Kendi Kendini Sürdürebilen Gezegen Isı Motoru

Yeni veriler, on yıldan uzun bir süre önce geliştirilen bilgisayar modellerinin tahminleriyle büyük ölçüde örtüştü. Bununla birlikte, modeller yalnızca atmosferik ısınmanın kaynağı, en güçlü kutup ışığı parçacıklarının Satürn atmosferine girdiği yerle tam olarak aynı konumda olduğunda işe yarıyordu.

Sonuçlar, Satürn’ün kutup ışıklarının göz kamaştırıcı bir ışık gösterisi oluşturmaktan çok daha fazlasını yaptığını gösteriyor.

Kutup ışıklarının yaydığı enerji, atmosferin belirli bölgelerini ısıtır. Bu ısınma rüzgârlar oluşturur ve rüzgârlar da elektrik akımları yaratır. Bu akımlar, kutup ışıklarının beslenmesine yardımcı olur ve bu da atmosferi ısıtmaya ve tüm döngüyü sürdürmeyi sağlar.

Baş araştırmacı Profesör Tom Stallard: “Gördüğümüz şey aslında gezegensel bir ısı pompası. Satürn’ün kutup ışıkları atmosferini ısıtıyor, atmosfer rüzgârları harekete geçiriyor, rüzgârlar kutup ışıklarını besleyen akımlar üretiyor ve böylece sistem kendi kendini besliyor” diyor.

“On yıllardır Satürn’ün görünen dönüş hızında garip bir şeyler olduğunu biliyorduk, ancak bunu açıklayamıyorduk. Daha sonra bunun atmosferik rüzgârlar tarafından yönlendirildiğini gösterdik, ancak bu rüzgârların neden var olduğunu bilmiyorduk. JWST ile yapılan yeni gözlemler, nihayet bu döngüyü çözmemiz için gerekli kanıtı bize sağlıyor.”

Satürn’ün Ötesindeki Etkiler

Bu keşif, tek bir gezegenin çok ötesinde önem taşıyabilir.

Araştırmacılar, Satürn’ün atmosferi ve manyetosferinin yakından bağlantılı olduğuna dair kanıtlar buldu. Manyetosfer, gezegenin manyetik alanı tarafından şekillendirilen geniş uzay bölgesidir. Atmosferdeki aktivite, manyetosferdeki koşulları etkiliyor gibi görünürken, manyetosfer de atmosfere enerji geri aktarıyor.

Bu devam eden etkileşim, sürecin uzun süreler boyunca kararlı kalmasının nedenini açıklamaya yardımcı olabilir.

Araştırmacılara göre, benzer etkileşimler diğer gezegenlerde de meydana gelebilir.

Profesör Stallard şunları ekledi: “Bu sonuç, gezegen atmosferleri hakkında genel olarak düşünme biçimimizi değiştiriyor. Bir gezegenin atmosferik koşulları, çevredeki uzay ortamına doğru akımlar oluşturabiliyorsa, diğer dünyaların stratosferlerinde neler olup bittiğini anlamak, henüz hayal bile edemediğimiz etkileşimleri ortaya çıkarabilir.”