Saturno en infrarrojo usando varias imágenes proporcionadas por la sonda Cassini. Crédito: NASA/JPL/University of Arizona
Saturno emitió menos energía cada año desde 2005 a 2009, de acuerdo con observaciones realizadas por la nave Cassini de la NASA, pero el hemisferio sur de Saturno emitió consistentemente más energía que el norte, y esos niveles de energía cambiaron con las estaciones.
El que Saturno emita más del doble de energía de la que absorbe del Sol, ha sido un misterio científico desde hace décadas, pero los datos a largo plazo del Espectrómetro Infrarrojo Compuesto (CIRS), cuando se combinan con información sobre la energía que llega a Saturno desde el Sol, podrían ayudar a los científicos a comprender la naturaleza de la fuente de calor interna de Saturno.
Los planetas de nuestro Sistema Solar pierden energía en forma de radiación térmica en longitudes de onda que son invisibles al ojo humano. El instrumento CIRS capta longitudes de onda en la región térmica infrarroja, más allá de la luz roja donde las longitudes de onda se corresponden con emisiones de calor.
“En la ciencia planetaria, tendemos a pensar que los planetas pierden energía equitativamente en todas direcciones y a un ritmo constante”, dice Liming Li de la Universidad de Houston. “Ahora sabemos que Saturno no hace eso”.
En lugar de esto, el flujo energético de salida de Saturno está desequilibrado, con su hemisferio sur emitiendo aproximadamente un sexto más de energía que el hemisferio norte, explica Li. Este efecto encaja con las estaciones de Saturno: durante esos cinco años terrestres, fue verano en el hemisferio sur e invierno en el norte. Una estación de Saturno dura aproximadamente siete años terrestres.
Como en la Tierra, Saturno tiene estas estaciones debido a que el planeta está inclinado sobre su eje, por lo que un hemisferio recibe más energía del Sol y pasa por el verano, mientras que el otro recibe menos energía y está rodeado por el invierno. El equinoccio de Saturno, cuando el Sol está directamente sobre el ecuador, tuvo lugar en agosto de 2009.
En el nuevo estudio, las estaciones de Saturno parecían como las de la Tierra también por otra cosa: en cada hemisferio, su temperatura efectiva, la cual caracteriza su emisión térmica al espacio, empezó a calentarse o enfriarse conforme se aproximaba el cambio de estación. La temperatura efectiva proporciona una forma simple de rastrear la respuesta de la atmósfera de Saturno respecto a los cambios estacionales, lo cual es complicado debido a que el clima de Saturno es variable y la atmósfera tiende a retener calor. Las observaciones de Cassini revelaron que la temperatura efectiva en el hemisferio norte cayeron gradualmente desde 2005 a 2008 y empezaron a aumentar de nuevo en 2009. En el hemisferio sur, la temperatura efectiva bajó de 2005 a 2009.
La energía emitida para cada hemisferio aumentó y disminuyó junto con la temperatura efectiva. Incluso así, durante este periodo de cinco años, el planeta mostró globalmente un lento enfriamiento y emitió menos energía.
Para ver si sucedían cambios similares hace un año de Saturno, los investigadores observaron datos recopilador por la nave Voyager en 1980 y 1981 y no observó el desequilibrio entre los hemisferios norte y sur. En lugar de esto, las dos regiones eran mucho más consistentes entre sí.
¿Por qué Voyager no vio la misma diferencia entre verano e invierno en los dos hemisferios? Una explicación es que los patrones de nubes a gran profundidad podrían haber fluctuado, bloqueando y dispersando la luz infrarroja de forma diferente.
“Es razonable pensar que los cambios en la energía emitida por Saturno están relacionados con la cobertura de nubes”, dice Amy Simon-Miller, que dirige el Laboratorio de Sistemas Planetarios en Goddard y es coautora del artículo. “Conforme cambia la cantidad de cobertura de nubes, la cantidad de radiación que escapa al espacio también cambia. Esto podría variar durante una única estación y de un año en Saturno a otro. Pero para comprender completamente lo que está pasando en Saturno, necesitaremos la otra mitad del cuadro: la cantidad de energía absorbida por el planeta”.
Los científicos darán este siguiente paso comparando los hallazgos de los instrumentos con los datos obtenidos por ñas cámaras de Cassini y el instrumento espectrómetro de cartografía infrarroja. El espectrómetro, en particular, mide la cantidad de luz reflejada por la luz solar por Saturno. Debido a que los científicos conocen la cantidad total de energía solar enviada a Saturno, pueden derivar la cantidad de luz solar absorbida por el planeta, y discernir cuánto calor está emitiendo el propio planeta. Estos cálculos ayudan a los científicos a abordar cuál puede ser la fuente real de calentamiento, y si cambia.
Una mejor comprensión del flujo interno de Saturno “mejorará significativamente nuestra comprensión del clima, estructura interna y evolución de Saturno y otros planetas gigantes”, comenta Li.
Cita: Li, L., B. J. Conrath, P. J. Gierasch, R. K. Achterberg, C. A. Nixon, A. A. Simon-Miller, F. M. Flasar, D. Banfield, K. H. Baines, R. A. West, A. P. Ingersoll, A. R. Vasavada, A. D. Del Genio, C. C. Porco, A. A. Mamoutkine, M. E. Segura, G. L. Bjoraker, G. S. Orton, L. N. Fletcher, P. G. J. Irwin, and P. L. Read, ‘Saturn’s emitted power’, J. Geophys. Res., 115, E11002, doi:10.1029/2010JE003631.
Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Science.
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