Hubble ziet reusachtige tienhoekige golf rond Saturnus’ zuidpool

De Hubble-ruimtetelescoop heeft een opmerkelijk geometrisch patroon blootgelegd in de atmosfeer van Saturnus: een reusachtige, veranderende golf met tien zijden rond de zuidpool. De zogeheten tienhoek is geen vast voorwerp en ook geen letterlijk getekende omtrek op de planeet, maar een grootschalige atmosferische golf in een krachtige polaire jetstream. 45

Groter dan de aarde

De golf is ongeveer 13.000 kilometer breed — iets breder dan de aarde — en ligt rond 63 graden zuiderbreedte. Hubbles Wide Field Camera 3 bekeek de structuur op meerdere golflengten, waardoor onderzoekers haar op verschillende hoogten in Saturnus’ atmosfeer konden volgen. 34

Dat is belangrijk, omdat de schijnbare positie van de tienhoek licht verschuift naargelang de gebruikte golflengte. De structuur is bovendien zichtbaar in meerdere atmosferische lagen. Dat wijst erop dat het geen patroon is dat alleen in de hoogste zichtbare wolken voorkomt, maar een verticaal uitgestrekte atmosferische structuur. 45

NASA noemt dit het eerste grote, aanhoudende en regelmatig gevormde patroon dat in Saturnus’ zuidelijk halfrond is waargenomen. Vergelijking van beelden over meerdere jaren laat zien dat de omtrek sinds 2023 duidelijker is geworden. 3

Een tegenhanger van de noordelijke zeshoek, maar geen kopie

Saturnus’ noordpool is al langer bekend om zijn zeshoekige jetstreamstructuur: de beroemde zeshoek, die voor het eerst werd herkend in waarnemingen van de Voyager-sondes. De zuidelijke tienhoek is bijzonder omdat zij laat zien dat Saturnus ook bij de andere pool een veelhoekige golf kan vormen. 15

De gelijkenis betekent echter niet dat beide patronen hetzelfde zijn. De noordelijke zeshoek wordt al lange tijd bestudeerd, terwijl de zuidelijke tienhoek pas onlangs is herkend en nog in ontwikkeling is. De verschillen kunnen onderzoekers helpen begrijpen waarom polaire jetstreams zich in uiteenlopende golfpatronen organiseren. 35

Hoe de tienhoek in beeld kwam

Van 2012 tot 2023 was Saturnus’ zuidpool door de winter en de kijkgeometrie vanaf de aarde lastig waarneembaar. Toen het zicht verbeterde, zagen waarnemers vanaf de grond een golvende band rond de zuidpool, onder anderen op beelden die worden verbonden aan amateurplanetenwaarnemer Trevor Barry. Onderzoekers legden die aanwijzing naast Hubbles langlopende reeks waarnemingen om de ontwikkeling van de tienhoek te reconstrueren. 35

De beschikbare gegevens wijzen erop dat de structuur al in 2023 aanwezig was en daarna scherper werd. Omdat de pool gedurende een groot deel van de voorafgaande periode uit beeld lag, is niet rechtstreeks gezien wanneer en hoe de golf precies ontstond. 35

Wat tien zijden onthullen over de jetstream

De tienhoek ligt in een krachtige zuidelijke jetstream. De herhalende vorm met tien lobben laat zien dat deze straalstroom een enorme verstoring in de atmosfeer kan vasthouden in een samenhangend golfpatroon, in plaats van die te laten uiteenvallen. 45

Voor modellen van Saturnus’ atmosfeer levert die geometrie waardevolle aanknopingspunten op. Een veelhoekige golf hangt samen met onder meer de snelheid, breedte en kromming van de jetstream, en met wat er op verschillende hoogten gebeurt. Hubbles beelden zijn dus meer dan een spectaculair plaatje: ze bieden een manier om verklaringen te toetsen voor de organisatie van straalstromen op reuzenplaneten. 45

De waarnemingen verklaren nog niet waarom deze golf precies tien zijden heeft of wat haar heeft veroorzaakt. Mogelijke verklaringen zijn een instabiliteit in de jetstream, dynamiek in diepere lagen van de atmosfeer, seizoenseffecten of een combinatie daarvan. Vooralsnog is het bewijs voor het bestaan en de verticale omvang van de tienhoek sterker dan voor één specifieke ontstaansverklaring. 35

Waarom vervolgonderzoek nodig is

De Cassini-missie leverde jarenlang context over Saturnus’ wolken, poolgebieden en jetstreams. De nieuw herkende zuidelijke structuur komt echter naar voren uit waarnemingen van latere datum. Een vergelijking met Cassini-beelden en met de noordelijke zeshoek kan helpen vaststellen of de tienhoek nieuw is, seizoensgebonden terugkeert of slechts tijdelijk bestaat. 5

Voortgezette waarnemingen met Hubble, de James Webb-ruimtetelescoop en atmosferische modellen zijn de volgende belangrijke stappen. Die kunnen uitwijzen of de tienhoek dieper de atmosfeer in reikt, met de seizoenen verandert of uitgroeit tot een duurzaam patroon zoals de noordelijke zeshoek. 5

Voor nu heeft Saturnus er een raadsel bij: een planetaire golf met tien zijden die laat zien hoe gestructureerd — en tegelijk nog onvoldoende begrepen — het weer op reuzenplaneten is.