Siitä on kulunut melkein 40 vuotta Voyager 1 ja 2 virkamatkat vierailivat Saturnuksen järjestelmässä. Kun koettimet lentävät kaasujättelijän kautta, he pystyivät kaappaamaan upeita, korkearesoluutioisia kuvia planeetan ilmakehästä, sen monista kuista ja sen ikonisesta rengasjärjestelmästä. Lisäksi koettimet paljastivat myös, että Saturnus oli hitaasti menettämässä renkaitaan vauhdilla, jotka näkivät ne menevän noin 100 miljoonan vuoden kuluttua.
Viime aikoina Cassini Orbiter vieraili Saturnus-järjestelmässä ja vietti yli 12 vuotta tutkimalla planeettaa, sen kuut ja rengasjärjestelmä. Ja uuden tutkimuksen perusteella, joka perustuu Cassinin dataa näyttää siltä, että Saturnus on menettämässä renkaitaan enimmäisnopeudella, jonka matkaaja tehtäviä. Tutkimuksen mukaan kaasujätti jätti Saturnuksen renkaat sellaiseen tahtiin, että ne saattavat mennä vähemmän kuin 100 miljoonaan vuoteen.
Tutkimus, joka ilmestyi äskettäin lehdessä Icarus, johdettiin James O’Donoghue -tapahtumaa NASA: n Goddard-avaruuslentokeskuksesta, ja mukana oli jäseniä NASA: n suihkumoottorien laboratoriosta, avaruusfysiikan keskuksesta, avaruustutkimusyhtiöstä, Leicesterin yliopistosta ja University College Lontoosta.
YK: n saamien tietojen mukaan matkaaja koettimilla vuosina 1980 ja 1981, planeetan painovoima vetää Saturnin renkaissa jäisiä hiukkasia, kun se on joutunut Saturnuksen magneettikentän alaiseksi - mikä muuttaa niistä pölyisen "rengassateen" Saturnuksen yläilmakehässä. Mutta kuten James Donahue ilmoitti äskettäisessä NASA: n lehdistötiedotteessa, tilanne voi olla huonompi kuin alun perin epäiltiin:
”Arvioimme, että tämä” rengassade ”tyhjentää tietyn määrän vesituotteita, jotka voisivat täyttää olympiakokoisen uima-altaan Saturnuksen renkaista puolen tunnin sisällä. Pelkästään tästä koko rengasjärjestelmä on kadonnut 300 miljoonan vuoden kuluttua, mutta tähän lisätään Cassini-avaruusaluksen mitattu rengasmateriaali, joka havaittiin laskevan Saturnin päiväntasaajaan. Renkaiden elinikä on alle 100 miljoonaa vuotta. Tämä on suhteellisen lyhyt verrattuna Saturnuksen ikään yli 4 miljardia vuotta. "
Cassini Tutki Saturnuksen rengasmateriaalin menetystä osana sen Grande Finale -tapahtumaa, jossa avaruusalus käytti jäljellä olevaa polttoainettaan johtaen 22 kiertorataa Saturnuksen ja sen renkaiden välillä. Tämä oli merkittävä saavutus, koska Cassini-veneet menivät sinne, mihin avaruusalus ei ole koskaan uskaltanut mennä, eikä sitä edes suunniteltu lentämään tässä ympäristössä.
Tästä huolimatta, Cassini pystyi hankkimaan tietoja, jotka vahvistivat sen, mitä matkaaja koettimet, joita on havaittu vuosikymmeniä sitten, sekä vastaamaan Saturnuksen renkaiden ikivanhaan mysteeriin. Periaatteessa tutkijat ovat pitkään miettineet, muodostuiiko Saturnus renkaineen vai hankittiinko ne myöhemmin elämässä. Tämä uusi tutkimus osoittaa, että on todennäköistä jälkimmäinen skenaario ja että Saturn hankki ne suhteellisen äskettäin historiassaan.
Tutkimuksensa mukaan O'Donahue ja hänen kollegansa arvioivat, että Saturnuksen rengasjärjestelmä ei todennäköisesti ole vanhempi kuin 100 miljoonaa vuotta, koska kestää niin kauan, että C-rengas muuttuu yhtä tiheäksi kuin B-rengas mihin se on tänään. Tässä suhteessa, O’Donoghue selittää, ihmiskunnalla on onni olla noin silloin, kun renkaat olivat vielä siellä:
”Olemme onnekkaita saapumme näkemään Saturnuksen rengasjärjestelmää, joka näyttää olevan keskellä ikäänsä. Jos renkaat ovat kuitenkin väliaikaisia, ehkä me vain huomasimme näkemämme Jupiterin, Uranuksen ja Neptunuksen jättiläiset rengasjärjestelmät, joissa on tänään vain ohuita renkaita! "
Kuten todettiin, ensimmäiset vihjeet "rengassateesta" tulivat matkaaja virkamatkat, jotka johtuivat havainnoista siitä, mitä ajateltiin olevan kolme toisiinsa liittymätöntä ilmiötä. Näihin sisältyivät variaatiot Saturnin sähköisesti varautuneessa ionosfäärissä, tiheyden vaihtelut Saturnuksen renkaissa ja kapeat tummat kaistat, jotka ympäröivät planeettojen pohjoisen keskipituutta.
Vuonna 1986 Jack Connerney - NASA: n Goddard-avaruuskeskuksen tutkija ja äskettäisen tutkimuksen avustaja - julkaisi tutkimuspaperin, joka yhdisti nämä tummat nauhat Saturnin magneettikentän muotoon. Lyhyesti sanottuna, hän ehdotti, että Saturnuksen renkaissa olevat sähköisesti varautuneet jäähiukkaset virtaavat näkymättömien magneettikentän linjojen alapuolelle ja laskeutuisivat vedena Saturnin ylemmässä ilmakehässä.
Connerneyn mukaan nämä hiukkaset varautuivat sähköisesti joko auringon UV-säteilyllä tai renkaita pommittavien mikrometeoroidien aiheuttamien plasmapilvien avulla. Kun tämä tapahtuu, hiukkaset tunteisivat Saturnin magneettikentän vetoa ja Saturnuksen painovoima vetäisi niitä sisään kenttäviivojen mukaisesti, jotka sijoittaisivat ne atmosfäärin yläosaan.
Nämä jään hiukkaset höyrystyisivät sitten ja olisivat kemiallisesti vuorovaikutuksessa Saturnin ionosfäärin kanssa, mikä poistaisi utujen stratosfäärissä. Nämä alueet näyttävät tummemmilta heijastuneessa valossa, mikä luo tummennettujen kaistojen ulkonäön Saturnin ilmakehään. Toinen seuraus olisi H3 + -ioneiksi kutsuttujen sähköisesti varautuneiden hiukkasten (jotka koostuvat kolmesta protonista ja kahdesta vaalista) pidentynyt käyttöikä.
Näiden ionien läsnäolo antoi O'Donoghuelle ja hänen tiimilleen mahdollisuuden vahvistaa Connerneyn teoria. Keck-teleskoopin avulla joukkue pystyi havaitsemaan nämä ionit Saturnuksen pohjoisissa ja eteläisissä pallonpuoliskoissa ansiosta, miten ne hehkuvat infrapunaspektrissä (mikä tapahtuu, kun ne ovat vuorovaikutuksessa auringonvalon kanssa). Nämä kaistat havaittiin kohdissa, joissa rengastasoa leikkaavat magneettikenttäviivat tulevat planeetalle.
Sitten he analysoivat valoa määrittääksesi sateen määrän, joka on vuorovaikutuksessa Saturnin ionosfäärin kanssa, mikä osoittaa kuinka paljon jäähiukkasia vedettiin Saturnuksen renkaista. He havaitsivat, että se vastasi Connerneyn ja hänen kollegoidensa vuonna 1986 tekemässä tutkimuksessa korkeita arvoja.
Ryhmä löysi myös hehkuva kaista suuremmalla leveydellä eteläisellä pallonpuoliskolla, mikä sattuu olemaan kohta, jossa Saturnuksen magneettikenttä leikkaa Enceladusin kiertoradan. Tähtitieteilijät ovat jo jonkin aikaa tienneet, että Enceladusin eteläisen napa-alueen alueelta periodisesti purkautuvat geyserit (jotka ovat seurausta sisätilojen geologisesta aktiivisuudesta) ovat vastuussa Saturnuksen E-renkaan täydentämisestä.
Tämä viimeisin löytö osoittaa, että jotkut Enceladusen lähettämistä jäisistä hiukkasista sataa myös Saturnusta, mikä myötävaikuttaa myös planeetan tummiin vyöhykkeisiin. Kuten Connerney ilmoitti:
”Se ei ollut täydellinen yllätys. Tunnistimme myös Enceladusin ja E-renkaan runsaaseksi vesilähteeksi perustuen toiseen kapeaan tummaan kaistaan vanhaan Voyager-kuvaan. "
Tulevaisuuteen joukkue haluaa nähdä kuinka rengassade muuttuu Saturnuksen kausivaihtelun seurauksena. Saturnuksen kiertorata, joka on 29,4 vuotta, saa sen renkaat alttiiksi vaihtelevalle auringonpaisteelle. Koska altistuminen UV-valolle varaa renkaan jääjyviä ja aiheuttaa niiden vuorovaikutuksen Saturnin magneettikentän kanssa, vaihtelevilla altistustasoilla tulisi olla suora vaikutus rengassateen määrään ylemmässä ilmakehässä.
Nämä havainnot, jotka saavat tutkijat harkitsemaan aiemmin pidettyjä oletuksiaan Saturn-järjestelmästä, ovat vain viimeisin löytö, joka on saatu Cassini tehtävä. Vaikka kiertäjä lopetti tehtävänsä kaksi vuotta sitten törmäämällä Saturnuksen ilmapiiriin, sen lähettämät tiedot ovat edelleen haastamassa joitain vanhempia teorioita Saturnusta, kun taas toiset vahvistivat.
Varmista, että katso tämä Saturnuksen kadonneiden renkaiden animaatio NASA Goddard-avaruuskeskuksen avullamme:
