Wetenschappers hebben een enorme energie-onbalans op Saturnus ontdekt

Een ontdekking door onderzoekers van de Universiteit van Houston heeft een enorme energie-onbalans op Saturnus aan het licht gebracht, wat een nieuw licht werpt op de planetaire wetenschap en evolutie en de huidige klimaatmodellen voor de gasreuzen van het zonnestelsel in twijfel trekt. de de bevindingen verschijnen in het bericht Natuurcommunicatie.

“Dit is de eerste keer dat een mondiale energie-onbalans op seizoensschaal wordt waargenomen bij een gasreus”, zegt Liming Li, hoogleraar natuurkunde aan het College of Natural Sciences and Mathematics van de Universiteit van Houston. “Niet alleen geeft dit ons nieuw inzicht in de vorming en evolutie van planeten, het verandert ook de manier waarop we over planetaire en atmosferische wetenschap zouden moeten denken.”

Met behulp van gegevens van de Cassini-sondemissie heeft Xinyue Wang, een derdejaars promovendus bij het Departement Aard- en Atmosferische Wetenschappen van NSM, een groot en voorheen onbekend seizoensgebonden energieonevenwicht op Saturnus ontdekt.

“Elke planeet ontvangt energie van de zon in de vorm van zonnestraling en verliest energie door thermische straling uit te zenden”, zei Wang. “Maar Saturnus heeft, net als andere gasreuzen, andere energie-inputs in de vorm van diepe interne hitte die de thermische structuur en het klimaat beïnvloeden.”

Deze onbalans is te wijten aan de grote excentriciteit van Saturnus, die ongeveer 20% varieert van apogeum (het punt in de baan dat het verst van de zon verwijderd is) tot perihelium (het punt in de baan dat het dichtst bij de zon ligt), wat leidt tot enorme seizoensvariaties in de geabsorbeerde energie. zonne energie. . In tegenstelling tot Saturnus ervaart de aarde geen grote seizoensgebonden energie-onbalans vanwege de zeer kleine excentriciteit van de baan.

“De aarde heeft een meetbaar energiebudget, maar dat wordt voornamelijk bepaald door de geabsorbeerde zonne-energie en de uitgestoten thermische energie”, zegt Xun Jiang, hoogleraar atmosferische wetenschappen. “De interne temperatuur van de aarde is verwaarloosbaar, en de seizoenen duren slechts een paar maanden vergeleken met de seizoenen die zich op Saturnus over meerdere jaren uitstrekken.”

De gegevens suggereren ook dat het onevenwichtige energiebudget van Saturnus een belangrijke rol speelt in de ontwikkeling van superstormen, een dominant klimaatverschijnsel in het atmosferische systeem van de planeet. Deze gegevens kunnen ook enige informatie verschaffen over het weer op aarde.

“Voor zover wij weten is de rol van het energiebudget in de ontwikkeling van natte stormen en convectie op aarde nog niet volledig onderzocht, dus we zijn van plan dit ook te onderzoeken om te zien of er een verband bestaat”, zei Wang.

De Cassini-missie, een ambitieus samenwerkingsverband tussen NASA, de Europese Ruimtevaartorganisatie en de Italiaanse Ruimtevaartorganisatie, werd in 1997 gelanceerd en onderzocht Saturnus, zijn ringen en manen bijna twintig jaar lang. Professor Lee werd geselecteerd als co-wetenschapper om drie instrumenten aan boord te monitoren om het stralingsenergiebudget van Saturnus te monitoren.

Wang, samen met medestudenten Larry Guan (natuurkunde) en Thieshan D. Karandana Ji en Ronald Albright (Aard- en Atmosferische Wetenschappen) stellen het onderzoek voor, dat werd geadviseerd door de hoogleraren Li en Jiang.

“In de huidige modellen en theorieën over de atmosfeer, het klimaat en de evolutie van gasreuzen wordt aangenomen dat het mondiale energiebudget in evenwicht is”, aldus Wang. “Maar wij geloven dat onze ontdekking van deze seizoensgebonden energie-onbalans een herevaluatie van die modellen en theorieën vereist.”

Lee’s team richt zijn blik nu op andere gasreuzen, waaronder Uranus, waar in het komende decennium een ​​grote sondemissie naartoe zal worden gestuurd.

“Onze gegevens suggereren dat deze planeten ook zullen lijden onder aanzienlijke energie-onevenwichtigheden, vooral Uranus, waarvan we verwachten dat deze de sterkste onevenwichtigheden zal hebben vanwege de excentriciteit van de baan en de zeer hoge inclinatie,” zei Wang. “Wat we nu onderzoeken zal beperkingen in de huidige waarnemingen identificeren en testbare hypothesen formuleren die de toekomstige grote missie ten goede zullen komen.”

Naast onderzoekers van de Universiteit van Houston omvatten de auteurs van de studie wetenschappers van NASA, de Universiteit van Wisconsin, de Universiteit van Maryland, de Universiteit van Central Florida en de Universiteit van Californië, Santa Cruz, evenals wetenschappers uit Frankrijk en Spanje. .