Astronom Menemukan Mekanisme Misterius yang Memicu Aurora Saturnus

Ilmuwan luar angkasa Leicester telah menemukan mekanisme yang belum pernah dilihat sebelumnya yang memicu aurora planet besar di Saturnus.

Layaknya di Bumi, aurora juga terjadi di planet lain. Di Saturnus, aurora tampaknya sangat jauh berbeda. Mungkin karena atmosfer planet didominasi oleh hidrogen, sehingga tampilan aurora Saturnus hanya dapat dilihat dalam sinar ultraviolet. Sayangnya, banyak sekali pertanyaan seputar aurora ini yang masih belum terjawab, bahkan setelah keberhasilan yang dicetak oleh pesawat luar angkasa Cassini dalam misinya.

Saturnus memang unik di antara planet-planet yang diamati hingga saat ini karena beberapa auroranya dihasilkan oleh angin yang berputar-putar di dalam atmosfernya sendiri, dan bukan hanya dari magnetosfer di sekitar planet itu saja.

Di semua planet lain yang diamati, termasuk Bumi, aurora hanya terbentuk oleh arus kuat yang mengalir ke atmosfer planet dari magnetosfer sekitarnya. Ini didorong oleh interaksi dengan partikel bermuatan dari Matahari (seperti di Bumi) atau material vulkanik yang meletus dari bulan yang mengorbit planet (seperti di Jupiter dan Saturnus).

Temuan ini telah mengubah pemahaman para ilmuwan tentang aurora planet dan menjawab salah satu misteri pertama yang diangkat oleh wahana Cassini NASA, yang mencapai Saturnus pada tahun 2004: mengapa kita tidak dapat dengan mudah mengukur panjang hari di Planet Bercincin ini?

Ketika pertama kali tiba di Saturnus, Cassini mencoba mengukur laju rotasi massal planet, yang menentukan panjang harinya, dengan melacak 'pulsa' emisi radio dari atmosfer Saturnus. Yang sangat mengejutkan, mereka menemukan bahwa laju tampaknya telah berubah selama dua dekade sejak pesawat ruang angkasa NASA Voyager 2 terakhir terbang melewati planet ini pada tahun 1981.

Peneliti University of Leicester bernama Nahid Chowdhury, menerbitkan hasil penelitiannya dalam jurnal Geophysical Research Letters pada 28 Desember 2021. Judulnya, Saturn's Weather‐Driven Aurorae Modulate Oscillations in the Magnetic Field and Radio Emissions. Selain sebagai astronom, dia adalah anggota Planetary Science Group di School of Physics and Astronomy.

Chowdhury berkata, "Laju rotasi internal Saturnus harus konstan, tetapi selama beberapa dekade para peneliti telah menunjukkan bahwa banyak sifat periodik yang terkait dengan planet ini - pengukuran yang telah kami gunakan di planet lain untuk memahami laju rotasi internal, seperti emisi radio—cenderung berubah seiring waktu. Terlebih lagi, ada juga fitur periodik independen yang terlihat di belahan bumi utara dan selatan yang bervariasi selama musim di planet ini.”

"Sungguh mendebarkan untuk dapat memberikan jawaban atas salah satu pertanyaan terlama di bidang kami. Ini kemungkinan akan memulai beberapa pemikiran ulang tentang bagaimana efek cuaca atmosfer lokal pada sebuah planet berdampak pada penciptaan aurora, bukan hanya di Tata Surya kita sendiri, tetapi juga lebih jauh lagi. Studi ini merupakan deteksi pertama dari penggerak fundamental, yang terletak di atmosfer atas planet, yang kemudian menghasilkan periodisitas planet dan aurora yang diamati,” tambahnya.

Para ilmuwan mengukur emisi inframerah dari atmosfer atas raksasa gas ini menggunakan Observatorium Keck di Hawai'i dan memetakan berbagai aliran ionosfer Saturnus, jauh di bawah magnetosfer, selama sebulan pada tahun 2017.

Kemudian, mereka memperbaiki peta terhadap denyut nadi aurora radio Saturnus yang diketahui. Ini menunjukkan bahwa sebagian besar aurora planet dihasilkan oleh pola cuaca yang berputar-putar di atmosfernya. Mereka bertanggung jawab atas tingkat rotasi variabel yang diamati di planet ini. Mereka berpendapat bahwa, energi dari termosfer Saturnus adalah yang menggerakkan sistem ini, dengan angin di ionosfer diamati antara 0,3 dan 3,0 kilometer per detik.

“Ini adalah salah satu pengalaman pengamatan terbaik yang pernah saya miliki. Sungguh menyenangkan bisa menghabiskan begitu banyak waktu di Keck, mengambil beberapa jam data di awal malam, sekali setiap empat hingga lima malam, selama lima minggu saya tinggal di Hawaiʻi," kata Tom Stallard, Associate Professor di Planetary Astronomy di University of Leicester sebagai salah satu peneliti, seperti yang dilaporkan Tech Explorist.

Tom menambahkan, "Kesempatan untuk bekerja dengan tim Keck memungkinkan kami untuk menangkap salah satu kumpulan data paling indah yang pernah kami hasilkan!”

“Pencarian aurora jenis baru ini mengingatkan kembali pada beberapa teori paling awal tentang aurora Bumi. Kita sekarang tahu bahwa aurora di Bumi didukung oleh interaksi dengan aliran partikel bermuatan yang didorong dari Matahari. Tapi saya suka bahwa nama Aurora Borealis berasal dari 'Fajar Angin Utara.' Pengamatan ini telah mengungkapkan bahwa Saturnus memiliki Aurora Borealis sejati, yaitu aurora pertama yang didorong oleh angin di atmosfer sebuah planet.” tutur Stallard, dengan penuh semangat.

Dr Kevin Baines, rekan penulis studi yang berbasis di JPL-Caltech dan anggota Tim Sains Cassini, menambahkan, “Studi kami, dengan secara meyakinkan menentukan asal usul variabilitas misterius dalam pulsa radio, menghilangkan banyak kebingungan tentang tingkat rotasi massal Saturnus dan panjang hari di Saturnus.”

Penelitian planet di University of Leicester ini akan terus dilanjutkan hingga mencakup luas Tata Surya kita, dan lebih jauh lagi.