Pierścienie Saturna wpływają nie tylko na jego wygląd, ale też na jego atmosferę

0
Pierścienie Saturna rzucają cień na naładowaną gazową górną atmosferę planety, blokując promienie jonizujące oraz światło widzialne. Źródło: JPL-Caltech/NASA, Space Science Institute

Pierścienie Saturna to prawdziwa ozdoba tej planety. Zachwycają na każdym zdjęciu. Okazuje się, że mają one o wiele większy wpływ na gazowego olbrzyma niż by się mogło wydawać. Rzucają one bowiem długi cień na Saturna i to nie tylko w świetle widzialnym. Okazuje się, że cienie dynamicznie oddziałują na atmosferę planety.

W miesiącach poprzedzających finał misji Cassini, sonda wykonała serię nurkowań pomiędzy gazowym olbrzymem a jego pierścieniami. Jan-Erik Wahlund ze Szwedzkiego Instytutu Fizyki Kosmicznej i Ann Persoon z Uniwersytetu Iowa i ich koledzy zbadali dane z nurkowań Cassini. Podczas 11 z tych orbit, instrument Radio and Plasma Wave Science (RPWS) na pokładzie sondy, wykonał pomiary jonosfery Saturna – skorupy naładowanych cząstek otaczających planetę i chroniących ją przed napływającym promieniowaniem słonecznym i promieniowaniem kosmicznym. Naładowane cząstki są w większości wynikiem słonecznego promieniowania ultrafioletowego, które oddziela elektrony od atomów.

Ścieżka orbitalna sondy wyznaczona została przez szczelinę między Saturnem, a najgłębszym z pierścieni planety – pierścieniem D. To pozwoliło Cassini zmierzyć intensywność naładowanego gazu w jonosferze Saturna. Zmiany gęstości plazmy wahały się przy tym nawet o 2 rzędy wielkości pomiędzy różnymi orbitami. Pierścienie A i B Saturna rzucają cień na planetę, która zmniejsza jonizację w górnej warstwie atmosfery, powodując asymetrię północ-południe.

Nawet gdy pierścienie planety przesłaniały jonosferę Saturna, w plaźmie nadal występowała mierzalna aktywność. Oznacza to, że światło słoneczne nie jest jedyną rzeczą, która wpływa na jonosferę Saturna. Naukowcy teoretyzują, że najgłębszy pierścień D Saturna może generować „deszcz pierścieniowy” – zjawisko, gdzie naładowane cząstki wody osadzone w pierścieniach Saturna migrują do jonosfery, utrzymując plazmę w stanie umiarkowanie aktywnym. Idea ta została zaproponowana po raz pierwszy w latach 80. XX wieku, ale nigdy nie zaobserwowano jej bezpośrednio. „Pierścieniowy deszcz” jest silnie powiązany z liniami pola magnetycznego. Jan-Erik Wahlund, ze Szwedzkiego Instytutu Fizyki Kosmicznej, wyjaśnia:

„To tak, jakby małe cząsteczki lodu w pierścieniu D wysysały elektrony z jonosfery. W wyniku sprzężenia, przepływy gazu do i z pierścieni wzdłuż pola magnetycznego Saturna powodują największe zmiany gęstości.”

Ilustracja pokazuje, w jaki sposób naładowane cząsteczki wody spływają do atmosfery Saturna z pierścieni planety. Źródło: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/University of Leicester

„Saturn jest pierwszą planetą, która wykazuje znaczącą interakcję pomiędzy swoją atmosferą i układem pierścieniowym. Głównym efektem deszczu pierścieniowego jest to, że ochładza on jonosferę Saturna, innymi słowy, poważnie zmniejsza gęstość elektronów w regionach, w których spada.”

– powiedział James O’Donoghue, badacz z Uniwersytetu w Leicester.

Źródło: Science News

Ciekawostki z Cassini Grand Finale

O godz. 15:53 w dniu 13 września 2017 inżynier operacji misji Cassini, Michael Staab, przesłał ostatnią komendę do sondy kosmicznej. Staab był na konsoli dwa tygodnie przed Grand Finale, aby wysłać ostatni pakiet poleceń jaki Cassini kiedykolwiek odbierze, finalne odpalenie silnika sterującego, które umieści sondę na precyzyjnej drodze do jej zniszczenia. Chociaż kurs statku kosmicznego został już ustalony, ta ostatnia seria poleceń przypieczętowała los Cassini.

Czy czuł żal z tego powodu? – Jestem inżynierem bez serca – zaśmiał się, siedząc przy konsoli Ace* kilka godzin przed tym, jak sonda osiągnęła swój koniec. W przeciwieństwie do wielu naukowców, którzy odnoszą się do Cassini jako „ona”, Staab przypomniał nam, że Cassini jest robotem, i robi to, do czego została zbudowana.

*Ace - oficjalna nazwa dla konsoli, która służy do porozumiewania się ze statkiem/sondą w czasie rzeczywistym.

22 sierpnia 1997 roku do poszycia sondy została przymocowany dysk z cyfrowym zapisem ponad 616 tys. podpisów mieszkańców Ziemi z 81 krajów (w tym z Polski). Teraz są one częścią Saturna.

Podczas Grand Finale odbierano sygnał od sondy 30 sekund dłużej niż przewidywano. Julie Webster, kierownik operacji sondy Cassini: „Wszystko poszło perfekcyjnie, od samego początku cała zespół elektronika pracowała w temperaturze pokojowej, co jest niesamowitym osiągnięciem, które przemawia do wszystkich inżynierów, którzy budowali sondę do samego końca. Cassini zrobiła wszystko, o co ją poprosiliśmy – aż do samego końca.”

PODZIEL SIĘ
Poprzedni artykułStart rakiety Falcon 9 z misją Iridium 4
Następny artykułPrzyszłość eksploracji piekielnej Wenus
Zakręcona (amatorsko) na punkcie astronomii niczym pulsar. Nie obliczy równania mechaniki nieba, ale o astronomii może rozmawiać godzinami. Ciekawa świata, miłośniczka nauki, nie tylko kosmicznej. Potrafi fascynować się widokiem Księżyca, mimo że widziała go już milion razy. Rozdarta pomiędzy kosmosem a Ziemią, gdzie lubi zaszyć się na łonie natury.