La misión internacional Cassini de larga duración ha revelado una característica sorprendente que emerge en el polo norte de Saturno a medida que se acerca el verano:un calentamiento, vórtice de gran altitud con forma hexagonal, similar al famoso hexágono visto más abajo en las nubes de Saturno. Esto sugiere que el hexágono de menor altitud puede influir en lo que sucede arriba, y que podría ser una estructura imponente que se extiende a lo largo de cientos de kilómetros de altura.

Cuando Cassini llegó al sistema de Saturno en 2004, el hemisferio sur disfrutaba del verano, mientras que el norte estaba en pleno invierno. La nave espacial vio una amplia, cálido, vórtice de gran altitud en el polo sur de Saturno, pero ninguno en el polo norte del planeta.

Un nuevo estudio a largo plazo ha detectado los primeros destellos de un vórtice del polo norte que se forma en lo alto de la atmósfera a medida que el hemisferio norte de Saturno se acercaba al verano. Este cálido vórtice se encuentra a cientos de kilómetros por encima de las nubes, en una capa de atmósfera conocida como estratosfera, y revela una sorpresa inesperada.

"Los bordes de este vórtice recién descubierto parecen ser hexagonales, coincidiendo con precisión con un famoso y extraño patrón de nubes hexagonales que vemos más profundamente en la atmósfera de Saturno, "dice Leigh Fletcher de la Universidad de Leicester, REINO UNIDO, autor principal del nuevo estudio.

"Si bien esperábamos ver un vórtice de algún tipo en el polo norte de Saturno a medida que se calentaba, su forma es realmente sorprendente. O un hexágono ha aparecido de manera espontánea e idéntica en dos altitudes diferentes, uno más bajo en las nubes y otro alto en la estratosfera, o el hexágono es de hecho una estructura imponente que abarca un rango vertical de varios cientos de kilómetros ".

Los niveles de nubes de Saturno albergan la mayor parte del clima del planeta, incluido el hexágono polar norte preexistente. Esta característica fue descubierta por la nave espacial Voyager de la NASA en la década de 1980 y se ha estudiado durante décadas; es una onda de larga duración potencialmente ligada a la rotación de Saturno, un tipo de fenómeno también visto en la Tierra en estructuras como el Polar Jet Stream.

Sus propiedades fueron reveladas en detalle por Cassini, que lo observó en múltiples longitudes de onda, desde el ultravioleta al infrarrojo, utilizando instrumentos que incluyen su espectrómetro infrarrojo compuesto (CIRS). Sin embargo, al comienzo de la misión, este instrumento no podía mirar más arriba en la estratosfera norte, que tenía temperaturas de alrededor de -158 grados Celsius, unos 20 grados demasiado fríos para observaciones infrarrojas CIRS confiables, dejando estas regiones de mayor altitud relativamente inexploradas durante muchos años.

"Un año de Saturno abarca aproximadamente 30 años terrestres, entonces los inviernos son largos, "añade la coautora Sandrine Guerlet del Laboratoire de Météorologie Dynamique, Francia.

"Saturno recién comenzó a emerger de las profundidades del invierno del norte en 2009, y se calentó gradualmente a medida que el hemisferio norte se acercaba al verano ".

Un extraño proceso en juego dentro de la atmósfera de Saturno aceleró este calentamiento:cuando el aire se hundió en el polo norte, el hexágono superior se calentó cada vez más rápido, y el transporte de aire hacia abajo hizo que la abundancia de varias especies menores se concentrara más. El aumento de temperatura permitió a Fletcher y sus colegas estudiar el vórtice polar en luz infrarroja.

"Pudimos utilizar el instrumento CIRS para explorar la estratosfera norte por primera vez, desde 2014 en adelante, "añade Guerlet." A medida que el vórtice polar se hacía cada vez más visible, notamos que tenía bordes hexagonales, y nos dimos cuenta de que estábamos viendo el hexágono preexistente a altitudes mucho más altas de lo que se pensaba ".

Esto indica que los dos polos de Saturno se comportan de manera muy diferente:no había hexágono en el polo sur, ya sea en la cima de las nubes o arriba, cuando se observó a principios de la misión de Cassini durante el verano austral. El vórtice norte tampoco es tan maduro como el vórtice sur, como es mas fresco, y muestra una dinámica diferente de su contraparte del sur.

"Esto podría significar que existe una asimetría fundamental entre los polos de Saturno que aún no hemos entendido, o podría significar que el vórtice del polo norte todavía se estaba desarrollando en nuestras últimas observaciones y siguió haciéndolo después de la desaparición de Cassini, ", agrega Fletcher. La misión Cassini llegó a su fin en septiembre de 2017.

La presencia de un hexágono en la estratosfera norte de Saturno, cientos de kilómetros por encima de las nubes, sugiere que hay mucho más que aprender sobre la dinámica en juego en la atmósfera del gigante gaseoso.

Un solo La imponente estructura hexagonal que se extiende a través de la atmósfera sería poco probable dado que las condiciones del viento cambian considerablemente con la altitud. Sin embargo, investigando las propiedades atmosféricas en la región norte, Fletcher y sus colegas también determinaron que ondas como el hexágono no deberían poder propagarse hacia arriba, deberían permanecer atrapadas en las cimas de las nubes. como se pensaba anteriormente.

"Una forma en que la 'información' de las ondas puede filtrarse hacia arriba es a través de un proceso llamado evanescencia, donde la fuerza de una ola decae con la altura, pero es lo suficientemente fuerte como para persistir en la estratosfera, "explica Fletcher." Simplemente necesitamos saber más. Es bastante frustrante que solo hayamos descubierto este hexágono estratosférico justo al final de la vida útil de Cassini ".

Comprender cómo y por qué el vórtice del polo norte de Saturno ha asumido una forma hexagonal arrojará luz sobre cómo los fenómenos más profundos en una atmósfera pueden influir en el medio ambiente en lo alto, algo que es de particular interés para los científicos que intentan averiguar cómo se transporta la energía en las atmósferas planetarias.

Se espera que la región del polo norte de Saturno continúe desarrollándose en los próximos años; el hemisferio norte pasó el solsticio de verano en mayo de 2017, y está en camino de su equinoccio de otoño en 2024.

"El hexágono norte de Saturno es una característica icónica de uno de los miembros más carismáticos del Sistema Solar, así que descubrir que aún guarda grandes misterios es muy emocionante, "dice Nicolas Altobelli, Científico del proyecto de la ESA para la misión Cassini-Huygens.

"La nave espacial Cassini continuó proporcionando nuevos conocimientos y descubrimientos hasta el final. Sin una nave espacial capaz como Cassini, estos misterios habrían permanecido inexplorados. Muestra lo que puede lograr un equipo internacional enviando un sofisticado explorador robótico a un destino previamente inexplorado, con resultados que siguen fluyendo incluso cuando la misión en sí ha terminado ".