Μια μελέτη της ατμοσφαιρικής δομής του Κρόνου, χρησιμοποιώντας δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), αποκάλυψε σύνθετα και μυστηριώδη χαρακτηριστικά που δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ ξανά σε κανέναν πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος.
Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν από τον καθηγητή Τομ Στάλαρντ του Northumbria University στο Ηνωμένο Βασίλειο, στο συνέδριο EPSC-DPS2025 στο Ελσίνκι και δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Geophysical Research Letters.
«Αυτή η ευκαιρία να χρησιμοποιήσουμε το JWST ήταν η πρώτη φορά που μπορέσαμε να πραγματοποιήσουμε τόσο λεπτομερείς παρατηρήσεις κοντά στο υπέρυθρο των σέλας και της ανώτερης ατμόσφαιρας του Κρόνου. Τα αποτελέσματα ήταν μια απόλυτη έκπληξη», δήλωσε ο Στάλαρντ.
«Περιμέναμε να δούμε εκπομπές σε ευρείες ζώνες σε διάφορα επίπεδα. Αντίθετα, είδαμε μοτίβα από «χάντρες» και αστέρια μεγάλης λεπτομέρειας που, παρά το ότι χωρίζονται από τεράστιες αποστάσεις σε υψόμετρο, μπορεί με κάποιον τρόπο να συνδέονται – και ίσως να σχετίζονται με το διάσημο εξάγωνο βαθύτερα στα σύννεφα του Κρόνου. Αυτά τα χαρακτηριστικά ήταν εντελώς απρόσμενα και, προς το παρόν, είναι εντελώς ανεξήγητα».
Παρατηρήσεις από το JWST
Η διεθνής ομάδα ερευνητών, που απαρτίζεται από 23 επιστήμονες από ιδρύματα του Ηνωμένου Βασιλείου, των ΗΠΑ και της Γαλλίας, έκανε τις ανακαλύψεις κατά τη διάρκεια μιας συνεχούς 10ωρης περιόδου παρατήρησης στις 29 Νοεμβρίου 2024, καθώς ο Κρόνος περιστρεφόταν κάτω από το πεδίο παρατήρησης του JWST.
Η ομάδα επικεντρώθηκε στην ανίχνευση υπέρυθρων εκπομπών από τη θετικά φορτισμένη μοριακή μορφή υδρογόνου, H₃⁺, η οποία παίζει βασικό ρόλο σε χημικές αντιδράσεις στην ατμόσφαιρα του Κρόνου και παρέχει πολύτιμες πληροφορίες για τις φυσικές και χημικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα.
Το Near Infrared Spectrograph του JWST επέτρεψε στην ομάδα να παρατηρεί ταυτόχρονα ιόντα H₃⁺ από την ιονόσφαιρα, σε υψόμετρο 1.100 χιλιομέτρων πάνω από την ονομαστική επιφάνεια του Κρόνου, και μόρια μεθανίου στην υποκείμενη στρατόσφαιρα, σε υψόμετρο 600 χιλιομέτρων.
Σκοτεινές χάντρες και μοτίβο αστεριού
Στην ηλεκτρικά φορτισμένη πλάσμα της ιονόσφαιρας, η ομάδα παρατήρησε μια σειρά από σκοτεινές, χάντρα-όπως δομές ενσωματωμένες σε φωτεινά σέλα. Αυτές οι δομές παρέμειναν σταθερές για ώρες, αλλά φαίνονταν να μετατοπίζονται αργά με την πάροδο του χρόνου.
Περίπου 500 χιλιόμετρα χαμηλότερα, στη στρατόσφαιρα του Κρόνου, η ομάδα ανακάλυψε ένα ασύμμετρο μοτίβο σε σχήμα αστεριού. Αυτή η ασυνήθιστη δομή εκτεινόταν από τον βόρειο πόλο του Κρόνου προς τον ισημερινό. Μόνο τέσσερις από τις έξι ακτίνες του αστεριού ήταν ορατές, με δύο να λείπουν μυστηριωδώς, δημιουργώντας ένα μοτίβο με ανισορροπία.
Πρωτοφανής ακρίβεια και ευαισθησία
«Η ανώτερη ατμόσφαιρα του Κρόνου έχει αποδειχθεί εξαιρετικά δύσκολη στην παρατήρηση μέχρι σήμερα, λόγω των εξαιρετικά ασθενών εκπομπών από αυτήν την περιοχή», δήλωσε ο Στάλαρντ.
«Η απίστευτη ευαισθησία του JWST έχει φέρει επανάσταση στην ικανότητά μας να παρατηρούμε αυτά τα ατμοσφαιρικά στρώματα, αποκαλύπτοντας δομές εντελώς διαφορετικές από οτιδήποτε έχουμε δει σε οποιονδήποτε άλλο πλανήτη».
Πιθανές συνδέσεις με το εξάγωνο του Κρόνου
Η ομάδα χαρτογράφησε τις ακριβείς θέσεις των χαρακτηριστικών και διαπίστωσε ότι επικαλύπτονται στην ίδια περιοχή του Κρόνου σε διαφορετικά ύψη, με τις ακτίνες του αστεριού να φαίνονται να εκτείνονται από σημεία που βρίσκονται ακριβώς πάνω από τις κορυφές του εξαγώνου των νεφών. Αυτό υποδηλώνει ότι οι διαδικασίες που δημιουργούν αυτά τα μοτίβα ίσως επηρεάζουν μια στήλη που διαπερνά ολόκληρη την ατμόσφαιρα του Κρόνου.
Ενέργεια, σέλας και μαγνητόσφαιρα
«Πιστεύουμε ότι οι σκοτεινές χάντρες μπορεί να οφείλονται σε πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ της μαγνητόσφαιρας του Κρόνου και της περιστρεφόμενης ατμόσφαιράς του, παρέχοντας πιθανώς νέες πληροφορίες για την ανταλλαγή ενέργειας που οδηγεί στο σέλας του Κρόνου. Το ασύμμετρο μοτίβο αστεριού υποδηλώνει άγνωστες μέχρι σήμερα ατμοσφαιρικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στη στρατόσφαιρα του Κρόνου, πιθανώς συνδεδεμένες με το εξαγωνικό μοτίβο καταιγίδων που παρατηρείται βαθύτερα στην ατμόσφαιρα του πλανήτη», δήλωσε ο Στάλαρντ.
«Είναι δελεαστικό ότι οι σκοτεινότερες χάντρες στην ιονόσφαιρα φαίνεται να ευθυγραμμίζονται με το ισχυρότερο σκέλος του μοτίβου αστεριού στη στρατόσφαιρα, αλλά δεν είναι ξεκάθαρο προς το παρόν αν υπάρχει πραγματική σύνδεση ή αν πρόκειται για σύμπτωση».
Ανάγκη για περαιτέρω παρατηρήσεις
Αν και και τα δύο χαρακτηριστικά θα μπορούσαν να έχουν σημαντικές επιπτώσεις για την κατανόηση της δυναμικής των ατμοσφαιρών στους γίγαντες αερίων πλανήτες, απαιτείται περαιτέρω εργασία για την παροχή εξηγήσεων για τα αίτια τους.
Η ομάδα ελπίζει ότι θα της δοθεί επιπλέον χρόνος στο μέλλον για να πραγματοποιήσει περαιτέρω παρατηρήσεις του Κρόνου με το JWST, ώστε να εξερευνήσει καλύτερα αυτά τα χαρακτηριστικά. Καθώς ο πλανήτης βρίσκεται στο ισημερινό του σημείο, το οποίο συμβαίνει περίπου κάθε 15 γήινα χρόνια, οι δομές μπορεί να αλλάξουν δραματικά καθώς η κατεύθυνση του Κρόνου προς τον Ήλιο αλλάζει και το βόρειο ημισφαίριο εισέρχεται στο φθινόπωρο.
«Καθώς κανένα από αυτά τα ατμοσφαιρικά στρώματα δεν μπορεί να παρατηρηθεί με τηλεσκόπια από τη Γη, η ανάγκη για επόμενες παρατηρήσεις με το JWST κατά τη διάρκεια αυτής της καθοριστικής εποχής αλλαγής εποχών στον Κρόνο είναι επιτακτική», πρόσθεσε ο Στάλαρντ.
More information: Tom S. Stallard et al, JWST/NIRSpec Detection of Complex Structures in Saturn’s Sub‐Auroral Ionosphere and Stratosphere, Geophysical Research Letters (2025). DOI: 10.1029/2025gl116491
Tom Stallard et al, JWST’s transformational observations of Giant Planet ionospheres, (2025). DOI: 10.5194/epsc-dps2025-817
Journal information: Geophysical Research Letters
Provided by Northumbria University
