Las capas superiores de las atmósferas de los gigantes gaseosos:Saturno, Júpiter, Urano y Neptuno, están calientes, como la de la Tierra. Pero a diferencia de la Tierra, el Sol está demasiado lejos de estos planetas exteriores para tener en cuenta las altas temperaturas. Su fuente de calor ha sido uno de los grandes misterios de la ciencia planetaria.

Un nuevo análisis de datos de la nave espacial Cassini de la NASA encuentra una explicación viable de lo que mantiene las capas superiores de Saturno. y posiblemente los otros gigantes gaseosos, tan caliente:auroras en los polos norte y sur del planeta. Corrientes eléctricas, desencadenado por interacciones entre los vientos solares y las partículas cargadas de las lunas de Saturno, enciende las auroras y calienta la atmósfera superior. (Al igual que con las auroras boreales de la Tierra, estudiar las auroras les dice a los científicos lo que está sucediendo en la atmósfera del planeta).

La obra, publicado hoy en Astronomía de la naturaleza , es el mapeo más completo hasta ahora de la temperatura y la densidad de la atmósfera superior de un gigante gaseoso, una región que no se ha entendido bien.

"Comprender la dinámica realmente requiere una visión global. Este conjunto de datos es la primera vez que podemos observar la atmósfera superior de un polo a otro y al mismo tiempo ver cómo cambia la temperatura con la profundidad, "dijo Zarah Brown, autor principal del estudio y estudiante de posgrado en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona.

Al construir una imagen completa de cómo circula el calor en la atmósfera, los científicos pueden comprender mejor cómo las corrientes eléctricas de las auroras calientan las capas superiores de la atmósfera de Saturno e impulsan los vientos. El sistema eólico global puede distribuir esta energía, que se deposita inicialmente cerca de los polos hacia las regiones ecuatoriales, calentándolos al doble de la temperatura esperada solo por el calentamiento del sol.

"Los resultados son vitales para nuestra comprensión general de las atmósferas superiores planetarias y son una parte importante del legado de Cassini, "dijo el coautor del estudio, Tommi Koskinen, miembro del equipo de espectrógrafos de imágenes ultravioleta de Cassini. "Ayudan a abordar la cuestión de por qué la parte superior de la atmósfera es tan caliente, mientras que el resto de la atmósfera, debido a la gran distancia del Sol, es fría ".

Gestionado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, Cassini fue un orbitador que observó Saturno durante más de 13 años antes de agotar su suministro de combustible. La misión lo sumergió en la atmósfera del planeta en septiembre de 2017, en parte para proteger su luna Encelado, que Cassini descubrió podría tener condiciones adecuadas para la vida. Pero antes de su zambullida, Cassini realizó 22 órbitas ultra cercanas de Saturno, una gira final llamada Grand Finale.

Fue durante la Gran Final que se recopilaron los datos clave para el nuevo mapa de temperatura de la atmósfera de Saturno. Por seis semanas, Cassini apuntó a varias estrellas brillantes en las constelaciones de Orión y Canis Major cuando pasaban detrás de Saturno. Mientras la nave espacial observaba que las estrellas se elevaban y se colocaban detrás del planeta gigante, Los científicos analizaron cómo cambiaba la luz de las estrellas a medida que atravesaba la atmósfera.

Medir la densidad de la atmósfera les dio a los científicos la información que necesitaban para encontrar las temperaturas. La densidad disminuye con la altitud, y la tasa de disminución depende de la temperatura. Descubrieron que las temperaturas alcanzan su punto máximo cerca de las auroras, lo que indica que las corrientes eléctricas aurorales calientan la atmósfera superior.

Las mediciones de densidad y temperatura juntas ayudaron a los científicos a calcular la velocidad del viento. Entendiendo la atmósfera superior de Saturno, donde el planeta se encuentra con el espacio, es clave para comprender el clima espacial y su impacto en otros planetas de nuestro sistema solar y exoplanetas alrededor de otras estrellas.

"Aunque se han encontrado miles de exoplanetas, sólo los planetas de nuestro sistema solar pueden estudiarse con este tipo de detalle. Gracias a Cassini, tenemos una imagen más detallada de la atmósfera superior de Saturno en este momento que cualquier otro planeta gigante en el universo, "Dijo Brown.

La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana. Laboratorio de propulsión a chorro de la NASA, o JPL, una división de Caltech en Pasadena, administra la misión de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. Diseñado por JPL, desarrolló y ensambló el orbitador Cassini.