Saturn ist hauptsächlich für seine atemberaubenden Ringe und die superschnellen Winde bekannt, die Geschwindigkeiten von über tausend Meilen pro Stunde erreichen können, aber Weltraumbegeisterte haben entdeckt, dass diese wirbelnden Winde auch für die Bildung atemberaubender Polarlichter in seiner Atmosphäre verantwortlich sind. Die erste Beobachtung der wunderschönen Polarlichter des Gasriesen wurde 1979 gemacht, als die Raumsonde Pioneer 11 eine fern-ultraviolette Aufhellung an den Polen des Planeten bemerkte. Einige Jahre später lieferten die Vorbeiflugmissionen von Voyager 1 und 2 eine bessere Beschreibung, wie diese kosmischen Lichtshows aus Magnetfeldstörungen entstehen.
Die auf dem Saturn zu sehenden vorhangartigen Polarlichter sind unten rot und oben violett, während die auf der Erde sichtbaren im Schatten grün sind. Der Farbunterschied kann der Tatsache zugeschrieben werden, dass energiereiche Stickstoff- und Sauerstoffatome die Bausteine der polaren Polarlichter der Erde bilden, während die auf dem Saturn ihren Ursprung auf Wasserstoff zurückführen. Andere Faktoren wie die atmosphärische Dichte, das Verhältnis von atomaren und molekularen Bestandteilen und die Energie kollidierender Elektronen beeinflussen ebenfalls die Farbe. Aber bisher haben Wissenschaftler geglaubt, dass Saturns Polarlichter aufgrund der Wechselwirkung zwischen Saturns Magnetosphäre und geladenen Teilchen, die von der Sonne kommen, erzeugt werden.
Ein Team von Wissenschaftlern hat beobachteten – zum ersten Mal – dass ein Teil der Polarlichter, die auf dem massiven Planeten zu sehen sind, von den in seiner Atmosphäre tobenden Winden erzeugt werden, während der Rest durch das Magnetfeld des Saturn erzeugt wird. Forscher machten die Beobachtungen am WM-Keck-Observatorium, das kürzlich auch zur Entdeckung von zwei Mini-Neptun-Exoplaneten beitrug, die ihre Atmosphäre durch die Strahlung ihres Sterns verlieren und sich langsam in Super-Erden verwandeln. Das Team verließ sich einen Monat lang auf den Nahinfrarot-Spektrographen (NIRSPEC) in Keck, um den sich ändernden Fluss der Saturn-Ionosphäre zu messen. Die Ionosphäre ist eine Schicht der Atmosphäre, die energetisierte geladene Teilchen enthält und ihre Dicke basierend auf der von der Sonne absorbierten Energie ständig ändert.
Als das Team seinen Infrarot-Datensatz mit den von Saturns Aurora erzeugten Radiodaten verglich, bemerkten sie, dass ein beträchtlicher Teil davon durch Saturns wirbelndes Wetter dank der Energie der Winde erzeugt wurde, die mit Geschwindigkeiten von bis zu drei Kilometern pro Sekunde durch die Ionosphäre strömten. Die Entdeckung, detailliert in einem Artikel veröffentlicht in der Geophysikalische Forschungsbriefemarkiert das erste Mal, dass Wissenschaftler eine planetare Aurora beobachten, die von atmosphärischen Winden angetrieben wird und nicht nur aufgrund des magnetisch-elektrischen Tauziehens mit geladenen Teilchen im Zentrum.
Basierend auf ihren Ergebnissen spekuliert das Team, dass Gasriesen, die näher an ihrem Mutterstern sind, einen noch stärkeren Polarlichtstrom haben werden, da von ihrem Stern eine größere Menge an einfallender Wärme empfangen wird, um Ströme viel schneller anzutreiben als die auf Saturn beobachteten. Ein in der Abhandlung zitiertes Beispiel ist ein heißer Jupiter mit dem Namen HD189733b, etwa 63 Lichtjahre entfernt. Dieser sengend heiße Planet hat eine Tagestemperatur von fast 2.000 Grad Fahrenheit und es regnet möglicherweise Glasscherben seitwärts aufgrund der Winde, die sich angeblich mit 5.400 Meilen pro Stunde bewegen. Saturns Das einzigartige Modell der Aurora-Erzeugung könnte auch die unerklärliche Entdeckung von Aurora-Signalen von einer Super-Erde namens GJ 1151b erklären.
Quellen: Keck-Observatorium, Geophysikalische Forschungsbriefe, NASA