천문학 자들은 토성의 상층 대기에 물이 있다는 것을 몇 년 동안 알고 있었지만 정확히 어디에서 왔는지 확실하지 않았습니다. 새로운 관측에 따르면 토성에 물이 비가 내리고 지구의 고리에서오고 있습니다.
레스터 대학 (University of Leicester)의 대학원 연구원 인 제임스 오도 노휴 (James O'Donoghue)는“토성은 대기와 링 시스템 사이에서 중요한 상호 작용을 보이는 최초의 행성이다. “환비의 주된 효과는 토성의 전리층을 '냉각'시켜 떨어지는 지역의 전자 밀도를 크게 줄인다는 것입니다.”
오도 노휴 (O'Donoghue)와 연구팀은 eck 천문대 (Keck Observatory)를 사용하여 지구의 고리에서 토성의 대기로 떨어지는 하전 된 물 입자를 발견했습니다. 그들은 또한 링 레인의 범위가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 크고 행성의 더 넓은 지역에 걸쳐 있음을 발견했습니다. 이 연구는 비가 토성의 상층 대기의 일부의 구성과 온도 구조에 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.
O'Donoghue는 전자 밀도에 대한 고리의 영향이 수십 년 동안 관측에서 전자 밀도가 토성의 일부 위도에서 비정상적으로 낮은 이유를 설명했기 때문에 중요하다고 말했다.
제트 추진 연구소 (Jet Propulsion Laboratory)의 논문 공동 저자 인 케빈 베인즈 (Kevin Baines)는“토성의 이온 권구 환경의 주요 동인으로 밝혀졌다. 지구의 광대 한 지역에 걸쳐있는 기후는 120,000 마일 (200,000 킬로미터) 오버 헤드에 위치한 고리 입자이다. "환 입자는 대기 온도의이 부분에있는 입자의 종류에 영향을줍니다."
1980 년대 초 NASA의 보이저 (Voyager) 우주선의 이미지는 토성에 2 ~ 3 개의 어두운 띠를 보여 주었고 과학자들은 물이 고리에서 그 띠로 쏟아져 나올 수 있다고 이론화했습니다. 그런 다음 ESA의 적외선 관측소를 사용하는 천문학 자들은 1997 년 토성의 대기에 미량의 물이 존재한다는 사실을 발견했지만 그 이유와 방법에 대한 설명을 찾을 수 없었습니다.
그런 다음 2011 년 Herschel 우주 관측소를 사용한 관측으로 Enceladus의 간헐천에서 물 얼음이 토성 주위에 거대한 수증기 고리를 형성했습니다.
그러나 Voyager가 보여준 밴드는 2011 년까지 다시 보지 못했습니다. 팀은 넓은 파장 범위와 높은 스펙트럼 분해능을 결합하여 관측자가 미세한 방출을 명확하게 볼 수 있도록하는 근적외선 분광기 인 Keck Observatory의 NIRSPEC로 행성을 관찰했을 때 토성의 밝은 부분.
링 비의 효과는 토성의 전리층 (지구는 유사한 전리층을 가짐)에서 발생하며, 그렇지 않으면 중성 대기가 에너지 입자 또는 태양 복사의 흐름에 노출 될 때 하전 입자가 생성됩니다. 과학자들은 3 개의 수소 원자 (일반적인 2 개가 아닌)로 구성된 특정 수소 분자의 방출 패턴을 추적 할 때 행성 전체의 적외선 광선이 균일 할 것으로 예상했다.
그들이 관찰 한 것은 행성의 고리를 모방 한 패턴을 가진 일련의 밝고 어두운 밴드였습니다. 토성의 자기장은 물이 풍부한 고리와 고리 사이의 물이없는 틈을 지구 대기에 "매핑"합니다.
그들은 토성의 자기장에 의해 행성의 고리에서 채워진 물 입자가 행성쪽으로 끌려 가고 빛나는 삼원 자 수소 이온을 중화한다고 추측했다. 이것은 행성 전체의 적외선 광선에 큰“그림자”를 남깁니다. 이 그림자는 지구 위 대기 표면의 30 ~ 43 %를 위도 25 ~ 55도에서 덮습니다. 이것은 Voyager 이미지가 제안한 것보다 상당히 큰 영역입니다.
지구와 목성은 모두 매우 균일하게 빛나는 적도 지역을 가지고 있습니다. 과학자들은 토성에서도이 패턴을 예상했지만 대신 위도마다 극적인 차이를 보았습니다.
레스터의 논문 공동 저자 중 한 명인 톰 스탤 러드 (Tom Stallard)는“목성이 적도 지역을 가로 질러 고르게 빛나는 곳에서 토성은 물이 떨어지는 곳에 어두운 띠가있다”고 말했다. “우리는 또한 NASA의 Cassini 우주선에있는 기기로 이러한 기능을 조사하려고합니다. 우리가 성공하면 Cassini는 물의 이온화 입자 제거 방법 (예 : 고도 변화 또는 시간에 따른 효과)을보다 자세히 볼 수있게 해줍니다.”
출처 : eck 천문대
, 자연.
