वर्षों तक, शनि कुछ असंभव करता दिख रहा था: अपनी घूर्णन दर बदलना, जैसे कि विशाल ग्रह गुप्त रूप से ओलंपिक स्पीड-स्केटिंग परीक्षणों के लिए प्रशिक्षण ले रहा हो। उस हैरान करने वाले परिणाम ने वैज्ञानिकों को सिर खुजलाने पर मजबूर कर दिया, संभवतः शून्य गुरुत्वाकर्षण में। अब, जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) का उपयोग करने वाले शोधकर्ताओं का कहना है कि उन्होंने आखिरकार रहस्य सुलझा लिया है, और अपराधी, स्वाभाविक रूप से, एक शानदार रोशनी का शो है।

जर्नल ऑफ जियोफिजिकल रिसर्च: स्पेस फिजिक्स में प्रकाशित नए निष्कर्ष बताते हैं कि शनि की औरोरा एक शक्तिशाली चक्र चलाती है जिसमें गर्मी, हवाएं और विद्युत धाराएं शामिल हैं, जो ग्रह को आपके मापने के तरीके के आधार पर अलग-अलग गति से घूमता हुआ दिखा सकती हैं। यह पहेली दशकों पुरानी है, लेकिन 2004 में नासा के कैसिनी अंतरिक्ष यान के बाद इसे नया ध्यान मिला, जिसने सुझाव दिया कि शनि की घूर्णन दर धीरे-धीरे बदल रही थी - एक ऐसा परिणाम जिसे समझाना मुश्किल था क्योंकि ग्रह छोटे समय के पैमाने पर अपनी घूर्णन दर को बस नहीं बदलते, आपकी चाची के पाइनएप्पल पिज्जा पर राय की तरह।

2021 में, नॉर्थम्ब्रिया विश्वविद्यालय के प्रोफेसर टॉम स्टैलार्ड के नेतृत्व में एक टीम ने एक अलग स्पष्टीकरण प्रस्तावित किया: शनि का घूर्णन वास्तव में नहीं बदल रहा था। इसके बजाय, ग्रह की औरोरा से जुड़े विद्युत संकेत शनि के ऊपरी वायुमंडल में हवाओं से प्रभावित हो रहे थे, जिससे विद्युत धाराएं उत्पन्न हो रही थीं जो वैज्ञानिकों द्वारा ग्रह के घूर्णन का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किए जा रहे औरोरल सिग्नल को बदल रही थीं। जबकि उस अध्ययन ने भ्रामक मापों को समझाया, एक बड़ा प्रश्न बना रहा: उन वायुमंडलीय हवाओं को क्या चला रहा था?

जांच करने के लिए, स्टैलार्ड और सहयोगियों ने जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप की ओर रुख किया, एक पूरे शनि दिन के लिए शनि के उत्तरी औरोरल क्षेत्र का लगातार अवलोकन किया। टीम ने ट्राइहाइड्रोजन केशन नामक एक अणु द्वारा उत्सर्जित अवरक्त प्रकाश पर ध्यान केंद्रित किया, जो शनि के ऊपरी वायुमंडल में बनता है और एक प्राकृतिक तापमान संकेतक के रूप में कार्य करता है। इसकी चमक का विश्लेषण करके, उन्होंने शनि के औरोरल क्षेत्र के भीतर तापमान और आवेशित कण घनत्व के अब तक के सबसे विस्तृत मानचित्र तैयार किए। सटीकता में सुधार नाटकीय था: पहले के मापों में लगभग 50 डिग्री सेल्सियस की अनिश्चितताएं थीं, लेकिन JWST के अवलोकन लगभग दस गुना अधिक सटीक थे, जिससे वैज्ञानिकों को पहली बार हीटिंग और कूलिंग के स्थानीय पैटर्न की पहचान करने की अनुमति मिली।

नया डेटा एक दशक से अधिक पहले विकसित कंप्यूटर मॉडलों की भविष्यवाणियों से काफी मेल खाता था। हालांकि, मॉडल केवल तभी काम करते थे जब वायुमंडलीय हीटिंग का स्रोत ठीक उसी स्थान पर स्थित होता था जहां सबसे मजबूत औरोरल कण शनि के वायुमंडल में प्रवेश करते हैं। परिणाम बताते हैं कि शनि की औरोरा एक शानदार रोशनी का शो बनाने से कहीं अधिक कर रही है - यह मूल रूप से एक ग्रहीय ताप पंप है। औरोरा द्वारा जमा की गई ऊर्जा वायुमंडल के विशिष्ट क्षेत्रों को गर्म करती है, हवाएं उत्पन्न करती है, जो फिर विद्युत धाराएं बनाती हैं। वे धाराएं औरोरा को शक्ति देने में मदद करती हैं, जो वायुमंडल को गर्म करना जारी रखता है और पूरे चक्र को बनाए रखता है।

मुख्य शोधकर्ता प्रोफेसर टॉम स्टैलार्ड ने कहा: "हम जो देख रहे हैं वह मूल रूप से एक ग्रहीय ताप पंप है। शनि की औरोरा अपने वायुमंडल को गर्म करती है, वायुमंडल हवाओं को चलाता है, हवाएं धाराएं उत्पन्न करती हैं जो औरोरा को शक्ति देती हैं, और यह चलता रहता है। यह प्रणाली स्वयं को पोषित करती है।" उन्होंने कहा कि JWST द्वारा संभव बनाए गए ये नए अवलोकन अंततः उस रहस्य पर लूप को बंद करने के लिए आवश्यक सबूत प्रदान करते हैं जिसने दशकों से वैज्ञानिकों को हैरान किया है।

इस खोज का एक ग्रह से कहीं अधिक महत्व हो सकता है। शोधकर्ताओं ने सबूत पाया कि शनि का वायुमंडल और मैग्नेटोस्फीयर - ग्रह के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा आकारित अंतरिक्ष का विशाल क्षेत्र - बारीकी से जुड़े हुए हैं, वायुमंडल में गतिविधि मैग्नेटोस्फीयर में स्थितियों को प्रभावित करती है जबकि मैग्नेटोस्फीयर वायुमंडल में ऊर्जा वापस भेजता है। यह चल रहा आदान-प्रदान यह समझाने में मदद कर सकता है कि यह प्रक्रिया लंबी अवधि में स्थिर क्यों रहती है - और, शोधकर्ताओं के अनुसार, समान अंतःक्रियाएं अन्य ग्रहों पर भी हो सकती हैं। "यदि किसी ग्रह की वायुमंडलीय स्थितियां धाराओं को बाहर चला सकती हैं..."