Četiri stvari koje sada znamo o Saturnu

Cassini je pružio epsku završnu emisiju s nizom visoko rizičnih manevara koji idu tamo gdje ranije nije prošla nijedna svemirska sonda. Evo nekoliko zanimljivih stvari koje smo naučili iz tog finala.

Umjetnički koncept Cassinija koji probija kroz jaz između Saturna i njegovih prstenova. NASA / JPL

Nakon 13 godina u orbiti oko Saturna, misija Cassini završila je 15. rujna 2017. godine, zaronom u atmosferu planeta.

No, tijekom posljednje faze operacije, dok je svemirska letjelica praktički upravljala dimima, NASA-ini inženjeri osmislili su niz manevara koji su dizajnirani za ispitivanje prethodno neotkrivenog teritorija. Tijekom svog Grand Finala, Cassini je nekoliko puta prolazio između planeta i okoline, ispao vanjske obruče prstenova i obišao područja velike geografske širine gdje je promatrao planet s aurore.

Također je češće zaobilazio planet, pružajući redovitija promatranja promjena svojstava kao što je planet zauzet magnetosferom. Korbite Grand Finale omogućile su nam i pristup neistraženim skalama vremena, kaže Elias Roussos (Institut Max Planck za istraživanje solarnog sustava, Njemačka). Take se vrste podataka podvrgavaju otkrićima, a vjerujem da u budućnosti treba biti još mnogo takvih .

U časopisu Science, 5. listopada , u šest novih znanstvenih radova detaljno je opisano ono što su istraživači naučili u proteklih godinu dana zahvaljujući završnoj emisiji Cassini . Evo nekoliko poduzimanja.

1. Prstenovi su napravljeni od smrznute juhe od kemikalija

Prethodna daljinska mjerenja odavno su otkrila da su prstenovi Saturn napravljeni većinom od vodenih ledenih zrnaca. Međutim, puni recept bio je misterija. Tijekom svog Grand Finale-a, Cassini je sakupljao i analizirao neka zrna koja padaju s prstenova na planetu, u fenomenu nazvanom ring kiša. ”

„Očekivali smo vodenu paru i žitarice, a vidjeli smo metan, molekularni dušik i ugljični dioksid“, kaže Hunter Waite (Southwest Research Institute), prvi autor jednog od novih radova. Cassini je također otkrio amonijak i organske spojeve vezane uz sićušna zrnca ledeno-vodene skale.

Istraživači još ne znaju je li ovaj sastav reprezentativan za sve prstenove ili samo one unutarnje, koji su mogli biti zagađeni interakcijama s planetom ili drugim tijelima koja prolaze, poput kometa. Pritom, prstenovi mogu biti rezervoar izvornog diska plina i prašine koji okružuje Sunce iz kojeg su se planeti formirali. Ili su možda nepoznati procesi koji formiraju i održavaju prstenove, hraneći ih tim kemikalijama.

2. Više od kiše, to je pljuskovi.

Ova Cassinijeva slika otkriva Saturnov ephemeralni D prsten, najunutarnji prsten koji se jedva vidi pored ostatka prstenastog sustava.
NASA / JPL-Caltech / Svemirski institut

Količina materijala koja pada s prstenova na Saturnu mnogo je veća - barem 10 puta veća - nego što se predviđalo. Čini se da većina ovog materijala dolazi iz unutarnjih područja D prstena, onoga najbližeg planeta. Dok se prstenovi vrte oko planete, bacaju se tone zrna leda obloženih kemijskom mješavinom opisanom ranije. Astronomi su izračunali oborine od 10 tona materijala u sekundi. Tijekom milijuna godina, ova pljuskova mogla je promijeniti sastav Saturnove ekvatorijalne atmosfere.

Istraživači su također primijetili da izgleda da zrno ima preferencijalni izvor: prsten D68, posvijetljeno područje D prstena koje je moglo izmijeniti sudar s prolazećim objektom, poput komete.

To je potaknulo astronome da pregledaju svoje ideje o dugovječnosti prstena. "Pri sadašnjoj stopi pada, D prsten, ako se ne ponovo prikupi iz C prstena, nestao bi za nekoliko milijuna godina", kaže Waite. To znači da bi u nekom trenutku prstenovi mogli nestati, osim ako ih ne dopunjava nepoznati mehanizam.

3. Između prstenova i atmosfere nalazi se zračni pojas

Većina planeta s magnetskim poljem, poput Zemlje, okruženi su zračnim pojasevima koji hvataju nabijene čestice. U slučaju Saturna, istraživači su već znali za zračne pojaseve izvan prstenova. Znanstvenici su sumnjali da bi mogao postojati dodatni zračni pojas između planeta i prstenova, ali do sada ga nisu uspjeli otkriti.

"Znali smo da postoje procesi koji mogu isporučiti čestice visoke energije u blizini Saturna", kaže Roussos. "Ali svaka nabijena čestica koja se ubrizgava između Saturna i njegovih gustih prstenova mora se boriti protiv utjecaja planetarnih atmosferskih molekula i prašine u Saturnovom prstenu koji iscrpljuju njegovu energiju."

Ilustracija Saturnovih pojaseva. Zračni pojas unutar prstenova (inset) bio je
promatrana tijekom Cassinijevog Grand Finala.
MPS, JHU-APL

Ipak, Cassini je uočio pojas nabijenih protona tik iznad atmosfere. Ovaj novi pojas podijeljen je u dva segmenta zbog prisutnosti D68 ringleta koji apsorbira protone. No, postoji još jedan ringlet zvan D72, koji izgleda nimalo ne utječe na pojas. „Nismo smatrali ove ringlete važnima dok smo izrađivali modele zračenja s remenom prije nekoliko godina. Sada vidimo koliko je njihov utjecaj snažan i koliko su oni raznoliki, “kaže Roussos.

4. Kao i na Zemlji, aurori mogu proizvesti radio emisiju

Tijekom Cassinijevih prolaza kroz Saturnovu magnetosferu sonda je mjerila radio emisije iz čestica koje stvaraju auroru. Aurore na Saturnu su na neki način slične onima na Zemlji: Napunjene čestice putuju duž linija magnetskog polja i pobuđuju određene atome. Na Saturnu, pak, aurore emitiraju ultraljubičasto svjetlo iz pobuđenih atoma vodika, a ne iz kisika i dušika.

Na Zemlji, nabijene čestice koje stvaraju aure mogu pokrenuti drugačiji fenomen kada su više u atmosferi. Na određenoj visini susreću magnetiziranu plazmu. Linija magnetskog polja magnetskog polja zarobljavaju elektrone koji potom prenose svoju energiju u radio valove.

Istraživači su sada pokazali da ove radio emisije postoje i na Saturnu. Izmjerili su radiofrekvenciju niske frekvencije između 10 kHz i 20 kHz, generirali nekoliko stotina tisuća kilometara iznad atmosfere. Oni su također primijetili kako se te emisije vremenom mijenjaju, otkrivajući da se gustoća plazme mijenja lokalno. "Zašto gustoća plazme toliko varira s vremenom, zasad je otvoreno pitanje", kaže Laurent Lamy (Pariski opservatorij, Francuska). "Ali ovo je zanimljivo, imajte na umu da radio emisije pružaju dijagnostiku lokalnih stanja u plazmi."

Reference:

MK Dougherty i sur. „Saturnovo magnetsko polje otkrilo je Cassini Grand Finale.“ Znanost, 5. listopada 2018.

E. Roussos i sur. "Zračni pojas energetskih protona smješten između Saturna i njegovih prstenova." Znanost . 5. listopada 2018.

L. Lamy i sur. "Niskofrekventni izvor Saturnovog kilometričnog zračenja." Znanost . 5. listopada 2018.

H.-W. Hsu i sur. „In situ prikupljanje zrna prašine koje padaju iz Saturnovih prstenova u njegovu atmosferu.“ Znanost, 5. listopada 2018.

DG Mitchell i sur. "Zrno prašine pada s Saturnova D prstena u njegovu ekvatorijalnu gornju atmosferu." Znanost . 5. listopada 2018.

JH Waite i sur. "Kemijske interakcije između Saturnove atmosfere i njegovih prstenova." Znanost . 5. listopada 2018.