De bizarre noordpool van Saturnus

De bizarre hexagonale (zeshoek) vorm in het wolkendek van Saturnus’ noordpool werd voor het eerst ontdekt in 1988 uit de resultaten van de fly-by van Voyager 1 en 2 in 1980 en 1981. Het bestaan van de geometrische kenmerken werd pas definitief bevestigd door het meer recente Cassini ruimtetuig, dat de geringde planeet al sinds 2004 bestudeert.

Er is geen enkele planeet in het zonnestelsel waar dit ooit op deze schaal werd waargenomen. In het midden van de 32 000 km brede zeshoek, goed voor 5 aardbollen, bevindt zich het oog van een gigantische orkaan. Infrarood beelden tonen dat de structuur tot wel 100 km in de Saturnus atmosfeer terug te vinden is.

Links: Foto van de bizzare hexagonale wolkenstructuur op Saturnus' noordpool gefotografeerd door Cassini op een afstand van 900 000 km. (NASA/JPL)

Rechts: Saturnus' noordpool baadt momenteel weelderig in zonlicht, omdat het er lente is sinds 2012 (een seizoen duurt 7 jaar op Saturnus, red.).

Cassini kon dan ook deze prachtige close-up foto maken vanop 650 000 km afstand. De donkere cirkel op de achtergrond is de schaduw van de planeet die over de ringen valt. (NASA/JPL)

De gekste verklaringen staken de kop op, tot buitenaardse bemoeienissen toe. De Voyagers en Cassini hebben gelukkig veel kenmerken van de zeshoek kunnen bestuderen. Zo draaien de hoeken rond het centrum met nagenoeg dezelfde snelheid als waarmee Saturnus rond zichzelf draait. Bovendien raast een straalstroom, gelijkaardig aan die van op aarde, oostwaarts met een snelheid van zo’n 360 km/h rond de grenzen van de structuur.

Op basis van deze gegevens konden wetenschappers een nauwkeuriger model ontwikkelen dat de kenmerken van de zeshoek nabootst. De computersimulatie van de straalstroom toonde aan dat kleine turbulenties, die wellicht veroorzaakt worden door de omringende en diepere luchtstromen, de wolkenstructuur in een zeshoekige vorm duwen. De simulatie haalde bovendien nagenoeg dezelfde rotatiesnelheden als in werkelijkheid.

Turbulentie veroorzaakt door oppervlakkige luchtstromen in het wolkendek geven de beste resultaten in de simulatie. Dieper gelegen luchtstromen in hun geheel weglaten heeft echter ook weinig succes. Dit doet vermoeden dat het een samenspel van luchtstromen is, die de bizarre zeshoek in het wolkendek veroorzaakt.

Deze luchtstromen kunnen naast de noordpool, ook in de rest van de atmosfeer worden waargenomen. Snelle winden in de bovenste lagen van de atmsofeer creëren dikke “banden”. Elke band bevat luchtstromen op verschillende snelheden en hoogten t.o.v. omringende banden. De grenzen van de banden zijn golvend en gevuld met kleine wervels veroorzaakt door turbulentie.

Deze video op basis van beelden van Cassini is het beste uitzicht op de zeshoekige luchtstroom ooit.

Het toont Saturnus’ noordpool tot de breedtegraad van 70° NB in zwart-wit en valse kleuren. (NASA/JPL)

Gelijkaardige fenomenen vindt men op veel kleinere schaal terug op andere planeten, waaronder onze aarde. De afbeelding hieronder genomen in juni 2002 door MODIS (Amerikaanse satelliet Terra) toont zeshoekige wolken hoog boven de Atlantische Oceaan. Deze worden gevormd door een atmosferisch fenomeen gekend als gesloten Rayleigh-Bénard convectie cellen. Zulke weerfenomenen zijn echter vluchtig en verdwijnen wanneer ze boven land of solide ijskappen bewegen. De stabiliteit van het fenomeen op Saturnus is dus wellicht te verklaren door het gebrek aan land op de planeet. Zo draait de zeshoekige wolkenformaat al zeker bijna 30 decennia lustig rond op de noordpool van de planeet.

Gesloten zeshoekige cellen boven het zuidelijk gedeelte van de Atlantische Oceaan, 6 juni 2002.

Het beeld is afkomstig van het MODIS-instrument op de Amerikaanse satelliet Terra.(NASA)

Cassini

Cassini heeft een cruciale rol gespeeld in de studie van Saturnus. Het is een gezamenlijk project van NASA, ESA en het Italiaanse ruimtevaartagentschap, ASI. De ruimtesonde werd gelanceerd in oktober 1997, maar arriveerde pas bij de geringde planeet in juli 2004. Aan boord van de ruimtesonde zat ook de “mini”lander Huygens die voet aan de grond heeft gezet op Titan (Saturnus grootste maan) in januari 2005.

Het project van zo’n 3,2 miljard USD loopt anno 2017 op zijn einde. (Cassini duikt de ringen van Saturnus in). Naast het ontdekken van zeeën en oceanen van vloeibaar koolstofwater op Titan, en een mogelijke oceaan gevuld met leven op de maan Enceladus, duikt Cassini nu het onontgonnen gebied tussen de ringen van Saturnus in. Na deze “Grote Finale” zal de ruimtesonde zich op 15 september opzettelijk te pletter storten in de atmosfeer van de gasreus.