Cassini detecta cambios de temperaturas debido a las estaciones y la sombra del plano de anillos en Saturno

La atmósfera de Saturno no sólo es afectada por cambios estacionales como en la Tierra, sino que incluso más, debido a que los polos pasan cerca de 15 años terrestres en la oscuridad del invierno y los próximos 15 años en la luz del Sol. Además, la sombra fría de los anillos causan diferencias en el calentamiento y la química impulsada por la luz solar entre las partes ensombrecidas e iluminadas de la atmósfera de Saturno.
Arriba: Esta imagen muestra el cambio de temperaturas estratosféricas obtenidas por la sonda Cassini de la NASA entre 2005 (izquierda) y 2008 (derecha). La diferencia entre las temperaturas se ven en el medio, con el color rojo indicando el calentamiento en la estratosfera y el azul indicando enfriamiento. Crédito: NASA/JPL/GSFC/Universidad de Oxford/Traducción: Espacio Sur.
La permanencia de Cassini por varios años orbitando alrededor de Saturno han producido las primeras mediciones espaciales de largo plazo de cambios estacionales en el gran planeta gaseoso. En particular, el espectrómetro compuesto infrarrojo de Cassini ha registrado cambios estacionales en la atmósfera de Saturno, detectando rápidas respuestas en las temperaturas atmosféricas y brumas cuando el equinoccio se estaba acercando en agosto pasado. En ese momento, la luz proveniente golpeó a los anillos de plano, reduciendo su sombra a tan sólo una delgada línea a lo ancho del centro del planeta. Los científicos de la misión se sorprendieron por cuán rápido la atmósfera cambió en respuesta al movimiento de la sombra de anillos.
Aunque la porción de sombras de anillos en la atmósfera es más fría que el resto, el planeta parece ajustarse muy rápido al desequilibrio al llenar las áreas frías con aire más caliente. "Debido a que la región en sombra de la atmósfera se mueve en el tiempo, hace que sea interesante la dinámica atmosférica en las regiones que emergen nuevamente de la sombra de anillos en la primavera," dijo el investigador Leigh Fletcher del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y la Universidad de Oxford. "Cassini halló que la atmósfera de Saturno cambia drásticamente dependiendo en la estación en la que te encuentres. Cuando la sombra se fue, la atmósfera responde rápidamente calentándose."
Cuando el equinoccio llegó en agosto de 2009, el hemisferio norte en primavera de Saturno comenzó a cambiar rápidamente, dijo Fletcher. La estratosfera en el norte de Saturno y latitudes medias se calentaron más rápidamente que en cualquier otra parte del planeta cuando emergió de la sombra de los anillos. Entre el arrivo de Cassini en 2004 y el equinoccio de primavera en 2009, esa área fue calentada por 6 a 8 grados Kelvin. Al mismo tiempo, las sombras azules vistas en el hemisferio norte de Saturno al comienzo de la misión fueron rápidamente reemplazadas por tonalidades de color amarillento y ocre más familiares, demostrando una relación estrecha entre las estaciones, temperaturas y colores de nubes. La estratosfera cálida del polo sur de Saturno también se enfrío durante el curso de la misión, y los científicos de Cassini esperan el desarrollo de una estratosfera cálida en el polo norte a medida que progrese la primavera.
Arriba: Bandas de nubes en Saturno. Crédito: NASA/JPL/Space Science Institute.
"En algunos aspectos, Saturno es un sistema más simple que el de la Tierra -sin influencias biogénicas en el clima, sin superficies o continentes para interrumpir el flujo de la atmósfera desde un lugar al próximo," dijo Fletcher. "Pero en otros aspectos, la atmósfera de Saturno es complicada, con dinámica, actividad ondular y química que los científicos aún están estudiando y tratando de comprender." Fletcher señala el ejemplo de un patrón ecuatorial de onda de larga data recientemente descubierto en Saturno que se arremolina hacia delante y atrás dentro de la atmósfera superior de Saturno. En esta región, las temperaturas cambian de una altitud a otra en patrones de bandas alternas frías y cálidas. Esas temperaturas variantes obligan al viento en la región a seguir cambiando la dirección de este a oeste, saltando hacia delante y atrás. Como resultado, toda la región oscila como una onda.
Recientemente, la misión Cassini fue extendida hasta 2017. Esto será propicio si el hemisferio norte continúa respondiendo a los cambios de estación tan rápido como lo ha hecho en el último par de años, afirmó Fletcher. "Podríamos comenzar a ver el desarrollo de una estratosfera del polo norte cálida, reflejando la observada en el sur. Casi con seguridad veremos un 'cambio' en el campo de temperatura, y para el final de la vida de Cassini, el hemisferio norte será más cálido que el sur, casi las condiciones completamente opuestas al comienzo de la misión."
Para el final de su misión, Cassini tendrá un registro de las estaciones de Saturno de por al menos porciones de la primavera, verano, otoño e invierno, haciendo de Saturno el planeta gigante gaseoso más estudiado. "Cassini es la primera nave espacial planetaria de la historia en proveer esa oportunidad," dijo Fletcher. "Para comprender verdaderamente el clima de un planeta y el medio ambiente, tienes que observar cómo las cosas cambian y evolucionan con el tiempo."
Más información:
Artículo en el sitio web de la misión Cassini
Fuente: NASA/JPL.