Les astronomes ont observé en détail l’été laissant place à l’automne sur la planète aux anneaux Saturne.
À l’aide des observations de Saturne réalisées par le télescope spatial James Webb (JWST) en novembre 2022, une équipe dirigée par des scientifiques de l’Université de Leicester a observé une tendance au refroidissement de la géante gazeuse, provoquée par des courants d’air de la taille d’une planète qui s’inversent à mesure que les longues saisons de Saturne changent. .
“Il n’y a jamais eu de vaisseau spatial auparavant pour explorer la fin de l’été et l’automne du nord de Saturne, nous espérons donc que ce n’est que le point de départ”, a déclaré Leigh Fletcher, professeur à l’école de physique et d’astronomie de l’université de Leicester. a déclaré dans un communiqué. “La qualité des nouvelles données de JWST est tout simplement époustouflante : en une courte série d’observations, nous avons pu poursuivre l’héritage de la mission Cassini dans une toute nouvelle saison de Saturne, en observant comment les conditions météorologiques et la circulation atmosphérique réagissent.” la lumière du soleil changeante.
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Les astronomes ont effectué leurs observations de Saturne à l’aide de l’instrument MIRI (Mid-Infrared Instrument) du JWST, qui leur a permis d’observer l’atmosphère de la planète dans des longueurs d’onde infrarouges juste au-delà de la portée de nos yeux. MIRI a permis à l’équipe de mesurer la température de l’atmosphère de Saturne et de voir les empreintes digitales des produits chimiques qu’elle contient, en mesurant leurs quantités tout en observant les nuages tourbillonnants qui se trouvent au sommet de l’atmosphère de Saturne : la stratosphère.
La planète géante gazeuse, sixième du Soleil et connue pour ses anneaux de glace frappants, connaît des saisons tout comme la Terre car, comme notre planète, elle est inclinée par rapport au soleil. Bien que l’inclinaison axiale de Saturne de 26,7 degrés soit similaire aux 23,5 degrés de notre planète, son orbite beaucoup plus large signifie que les saisons de la géante gazeuse sont beaucoup plus longues que celles de la Terre.
Saturne met 29,4 années terrestres pour orbiter autour du Soleil, ce qui conduit à des saisons qui durent environ 7,5 années terrestres. Ces nouvelles observations du JWST donnent aux scientifiques un nouvel aperçu de ces saisons allongées et des phénomènes qui entrent en jeu lorsqu’elles commencent à changer. Les observations du JWST complètent les données collectées par le vaisseau spatial Cassini-Huygens (Cassini) de la NASA, qui a observé la planète géante gazeuse pendant treize ans au cours des saisons d’hiver et de printemps.
Les nouvelles observations du JWST sont compilées dans une animation qui montre comment l’apparence de la géante gazeuse change selon différentes longueurs d’onde de lumière, tout comme le passage de l’été à l’automne peut être observé dans le jaunissement des feuilles des arbres ici sur Terre.
Sur les images, les émissions thermiques du pôle nord de la planète sont représentées en bleu vif, tandis que la couleur jaune représente les parties lumineuses et chaudes de l’atmosphère de Saturne. Le contraste de température est visible dans les zones violettes, qui représentent les parties les plus froides et les plus sombres de l’atmosphère de la planète. La fameuse apparence rayée de la planète géante gazeuse est évidente dans les observations des longueurs d’onde de la lumière dans la troposphère de Saturne, la couche la plus basse de son atmosphère.
L’animation montre également des observations en lumière visible collectées par le télescope spatial Hubble en septembre 2022. Celles-ci sont affichées en arrière-plan pour contraster avec les images JWST.
Les données JWST montrent également un cyclone polaire (NPC) de 1 500 kilomètres de large au pôle nord de Saturne. Celui-ci est entouré d’une vaste région de gaz chauds observés lorsqu’ils se sont rassemblés dans l’hémisphère nord de Saturne au printemps, le vortex stratosphérique polaire nord (NPSV).
Ces vortex chauds tourbillonnent dans la haute stratosphère de la planète géante gazeuse, où ils ont été chauffés pendant la saison estivale de Saturne. En 2025, la planète connaîtra l’équinoxe d’automne – le point où le soleil se trouve directement au-dessus de l’équateur de la planète (la Terre a son propre équinoxe d’automne en septembre). À l’approche de l’équinoxe d’automne, le NPSV commencera à se refroidir et disparaîtra à mesure que l’hémisphère Nord entrera pleinement dans l’automne et s’assombrira.
Ces tourbillons dans l’atmosphère de Saturne avaient déjà été observés de près par Cassini. Cependant, les données infrarouges des observations JWST de la géante gazeuse montrent des distributions de température différentes dans la stratosphère de Saturne par rapport à celles collectées par ce vaisseau spatial, qui s’est écrasé sur la géante gazeuse en 2017. En effet, Cassini a effectué ses observations pendant l’hiver et le printemps nordiques de la planète.
La distribution du gaz dans l’atmosphère de Saturne variait également entre les observations du JWST et de Cassini. Ceci est le résultat de l’air s’élevant de l’hémisphère sud et passant au-dessus de l’équateur de Saturne pendant l’hiver nord et l’été austral pendant que le vaisseau spatial de la NASA effectuait ses observations. Ce processus a été inversé au cours de l’été nord et de l’hiver austral lorsque le JWST a observé la planète, ce qui a permis au puissant télescope spatial d’observer des gaz à faible teneur en hydrocarbures s’écoulant du nord au sud de Saturne.
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Saturne a été choisie comme première cible du système solaire par le JWST afin de tester les capacités du télescope de 10 milliards de dollars, car cette planète en rotation brillante pose un défi aux petits champs de vision de l’instrument MIRI. MIRI ne peut observer qu’une petite partie de Saturne à la fois en raison de la luminosité de la planète par rapport à certaines de ses autres cibles, qui se trouvent souvent à des milliards d’années-lumière.
La nature difficile de cette recherche signifie que la planification de ces observations de Saturne était en cours depuis environ huit ans, avant 2022. Même après près d’une décennie de planification, Fletcher et l’équipe ont été étonnés de la qualité des données fournies par le JWST. le professeur de l’Université de Leicester décrivant ce travail comme un moment fort de sa carrière.
“JWST peut détecter des longueurs d’onde de lumière inaccessibles à aucun vaisseau spatial précédent, fournissant ainsi un ensemble de données exceptionnel qui aiguisera l’appétit pour les années à venir”, a déclaré Fletcher. “Ce travail sur Saturne n’est que le premier d’un programme d’observations des quatre planètes géantes, et JWST offre une opportunité au-delà de tout ce que nous avons eu dans le passé – si nous pouvons obtenir autant de nouvelles découvertes à partir d’une seule observation d’une seule planète.” monde, imaginez quelles découvertes vous attendent ?”
Les recherches de l’équipe ont été publiées dans le Journal des planètes de recherche géophysique.