Аппарат Voyager, пролетая мимо Сатурна в 80-х годах прошлого века, зарегистрировал на лике планеты тёмные полосы в ближнем инфракрасном диапазоне. В 2011 году учёные с помощью телескопа Keck II изучали район экватора Сатурна и вновь увидели длинные тёмные полосы непонятного происхождения, которые покрывали 30-43% ионосферы и располагались на широте от 25 до 55 градусов.

«Мы не наблюдали такого даже на Юпитере, у которого гораздо более однородная ионосфера», — говорит Стив Миллер (Steve Miller) из Университетского колледжа Лондона.

Вследствие этого учёные решили, что причиной появления таких следов могут быть ледяные кольца Сатурна, которые гораздо плотнее колец Юпитера. Вычисления показали, что следы имеют магнитную связь с самым плотным и широким из колец.

Как позже определили астрономы, излучение Солнца ионизирует молекулы воды в кусках льда, из которых состоят кольца Сатурна, после чего они направляются магнитным полем планеты к поверхности. Такой дождь из заряженных частиц «бомбит» ионосферу, разрушая трёхатомные ионы водорода (H3+), которые ответственны за свечение в ближнем инфракрасном диапазоне.

Чем плотнее кольцо, тем больше тёмных полос оно будет производить, тогда как промежутки между кольцами не выбрасывают частиц в атмосферу и не оставляют следов.

По подсчётам О'Донохью, в ионосферу Сатурна ежедневно выпадает столько же заряженных частиц, сколько может вместить плавательный бассейн для Олимпийских игр.

Исследователи утверждают, что их открытие может стать ключом к разрешению некоторых загадок. Так, раньше учёные не понимали, почему отдельные части атмосферы планеты были более заряженными, нежели другие. Кроме того, ионосфера Сатурна на несколько градусов горячее, чем показывали расчёты. Вероятно, дождь из заряженных частиц снабжает её дополнительной энергией для нагрева. Нижние слои атмосферы более влажные, чем предсказывали модели, так что существует вероятность, что частицы воды из колец смачивают планету и её атмосферу.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.