Descargas electrostáticas de Saturno

Las descargas electrostáticas de Saturno (también conocidas como SED ) son eventos de rayos atmosféricos en tormentas convectivas en Saturno que producen emisiones de radio de alta frecuencia (HF) (1–40 MHz). Los eventos de rayos terrestres en la Tierra , en comparación, ocurren en la banda de radio de muy baja frecuencia (VLF), entre 3 Hz y 30 kHz. Esto hace que las señales SED sean al menos 10 000 veces más fuertes. ^{[ 1 ]} Si bien fueron descubiertas por primera vez por la misión Voyager 1 de la NASA , la comunidad científica ha obtenido una mayor comprensión a través de las misiones posteriores Voyager 2 y Cassini en conjunto con métodos de observación y recopilación de datos terrestres.   

La carga de partículas en las tormentas eléctricas en la Tierra es más efectiva entre 248 y 263 K. En Saturno, esto ocurre entre 8 y 10 bares o 200 km por debajo de la cima de las nubes. Tanto los rayos en la Tierra como los SED probablemente tienen un mecanismo de carga similar en las nubes de agua cerca del nivel de congelación. Los destellos en Saturno tienen una energía total de aproximadamente ^{10¹²–¹³} julios y suelen durar 70 milisegundos . Las descargas eléctricas suelen durar 100 microsegundos en Saturno. Las tormentas eléctricas pueden durar días o incluso meses en Saturno, pero también pueden estar ausentes durante años. Un SED ilumina una región de nubes de unos 200 km de diámetro. ^{[ 2 ]}

Las descargas electrostáticas de Saturno fueron registradas por primera vez por la sonda Voyager 1 cuando pasó cerca de Saturno en noviembre de 1980. El término fue acuñado posteriormente por Warwick et al. en abril de 1981 en el Journal of Planetary Radio Astronomy, en el artículo titulado "Observaciones de Voyager 1 cerca de Saturno". ^{[ 3 ]} Inicialmente, no estaba claro si estas descargas electrostáticas estaban asociadas con tormentas en la atmósfera del planeta o si se originaban en sus anillos. Evans et al. plantearon la hipótesis de que se originaban en un satélite ubicado dentro del anillo B de Saturno , lo que también se propuso como explicación para una característica estrecha encontrada. ^{[ 4 ]} Esto fue refutado en 1983 por Kaiser et al., quienes argumentaron que la ocultación causada por el planeta duró demasiado tiempo como para que las descargas electrostáticas se originaran en los anillos. ^{[ 2 ] [ 5 ]}

Cuando el orbitador Cassini llegó a Saturno en 2004, las observaciones de SED y tormentas ópticas finalmente se vincularon directamente. Esto ocurrió cuando el instrumento ISS de Cassini fotografió la Tormenta del Dragón , que fue localizada por los SED que produjo y luego verificada ópticamente. Se encontró que tanto esta como otras nubes de tormenta blancas eran más brillantes en conjunción con tasas más altas de SED. ^{[ 6 ] [ 7 ]} La Tormenta del Dragón puede abarcar más de 2000 millas y se encuentra a una latitud planetocéntrica de 35° sur. Esta región del planeta se llama "corredor de tormentas" ya que toda la actividad de tormentas en Saturno se concentró aquí en una banda de 1,5° desde 2002 hasta 2010. Las tormentas de SED cambiaron del "corredor de tormentas" del hemisferio sur antes del equinoccio de agosto de 2009 a la gran mancha blanca de 2010 en el hemisferio norte. La gran mancha blanca de 2010 está asociada con una tasa de destellos más alta de 10 SED por segundo. ^{[ 2 ]}

Durante la misión Cassini , también se descubrió que los SED podían detectarse más allá del horizonte. Este fenómeno, conocido como eventos más allá del horizonte, fue posible gracias a la combinación de observaciones de radio y ópticas mencionada anteriormente. Se postula que esto ocurre cuando las ondas de radio de los SED quedan temporalmente atrapadas bajo la ionosfera de Saturno.

Las primeras detecciones terrestres fiables de SEDs se produjeron en Ucrania en enero/febrero de 2006. En ese momento, la tormenta de SEDs E duró aproximadamente un mes. El equipo terrestre utilizó el radiotelescopio UTR-2 y los datos se combinaron con información en tiempo real de Cassini. Estos esfuerzos se vieron facilitados por la alta intensidad de los SEDs que se produjeron durante la tormenta de SEDs E, que duró un mes. El proceso se repitió en noviembre de 2007 durante la tormenta F, que duró ocho meses, y produjo un alto grado de coincidencia entre el UTR-2 y Cassini. ^{[ 8 ]}

Al mismo tiempo que la tormenta E, los astrónomos aficionados comenzaron a observar las tormentas de Saturno. La tormenta E, observada por Cassini, fue la primera tormenta SED de larga duración mientras Saturno estaba lejos de la conjunción solar , lo que la hacía visible desde la Tierra. En las imágenes capturadas por los aficionados, las tormentas SED resultaron fácilmente detectables, manifestándose como brillantes puntos blancos. ^{[ 1 ]}