Det har gått nesten førti år siden Voyager 1 og 2 oppdrag besøkte Saturn-systemet. Da sonderne fløy av gassgiganten, klarte de å fange noen fantastiske, høyoppløselige bilder av planetens atmosfære, dens mange måner og dets ikoniske ringsystem. I tillegg avslørte sonder også at Saturn sakte mistet ringene sine, med en hastighet som ville se dem borte på rundt 100 millioner år.
Mer nylig Cassini orbiter besøkte Saturn-systemet og brukte over 12 år på å studere planeten, månene og ringsystemet. Og i følge ny forskning basert på Cassinis data, ser det ut til at Saturn mister ringene med den maksimale hastigheten som er spådd av Voyager oppdrag. I følge studien blir Saturns ringer kastet opp av gassgiganten med en hastighet som betyr at de kan være borte om mindre enn 100 millioner år.
Studien, som nylig dukket opp i tidsskriftet Icarus, ble ledet James O’Donoghue fra NASAs Goddard Space Flight Center og inkluderte medlemmer fra NASA Jet Propulsion Laboratory, Centre for Space Physics, Space Research Corporation, University of Leicester og University College London.
I henhold til dataene innhentet av Voyager sonder i 1980 og 1981, blir isete partikler fra Saturns ringer trukket inn av planetens tyngdekraft etter å ha blitt underlagt Saturns magnetfelt - som gjør dem til et støvete "ringregn" i Saturns øvre atmosfære. Men som James Donahue antydet i en fersk pressemelding fra NASA, kan situasjonen være verre enn opprinnelig mistenkt:
"Vi anslår at dette 'ringregnet' tapper en mengde vannprodukter som kan fylle et basseng i olympisk størrelse fra Saturns ringer på en halv time. Fra dette alene vil hele ringsystemet være borte om 300 millioner år, men legg til dette Cassini-romfartøyets målte ringmateriale som ble oppdaget som falt i Saturns ekvator, og ringene har under 100 millioner år å leve. Dette er relativt kort, sammenlignet med Saturns alder på over 4 milliarder år. "
Cassini studerte tapet av Saturns ringmateriale som en del av Grande Finale, der romskipet brukte det gjenværende drivstoffet sitt ledende 22 baner mellom Saturn og ringene. Dette var en betydelig prestasjon, siden Cassini-håndverket gikk der ingen romfartøyer noensinne har våget å gå og ikke en gang var designet for å fly i dette miljøet.
likevel, Cassini kunne skaffe informasjon som bekreftet hva Voyager sonder observert for flere tiår siden, samt svare på et eldgamelt mysterium om Saturns ringer. I utgangspunktet har forskere lenge lurt på om Saturn dannet seg med ringene sine eller skaffet dem senere i livet. Denne nye forskningen indikerer at det sannsynligvis er det siste scenariet, og at Saturn kjøpte dem relativt nylig i sin historie.
I følge studien deres anslo O'Donahue og kollegene at Saturns ringsystem sannsynligvis ikke vil være eldre enn 100 millioner år, siden det vil ta så lang tid før C-ringen gikk fra å være like tett som B-ringen til hva det er i dag. I så henseende, forklarer O’Donoghue, er menneskeheten heldig å være med på et tidspunkt da ringene fortsatt var der:
"Vi er heldige som er med for å se Saturns ringsystem, som ser ut til å være midt i livet. Imidlertid, hvis ringer er midlertidige, kanskje vi bare gikk glipp av å se gigantiske ringsystemer av Jupiter, Uranus og Neptune, som bare har tynne ringlets i dag! ”
Som nevnt, kom de første antydningene om "ringregn" fra Voyager oppdrag, som ble resultatet av observasjoner av det som ble antatt å være tre ubeslektede fenomener. Disse inkluderte variasjoner i Saturns elektrisk ladede ionosfære, tetthetsvariasjoner i Saturns ringer og smale mørke bånd som omkranser planetens nordlige breddegrader.
I 1986 publiserte Jack Connerney - en forsker fra NASAs Goddard Space Center og en medforfatter på den siste studien - et forskningsoppgave som koblet disse mørke båndene til formen til Saturns magnetfelt. I et nøtteskall foreslo han at elektrisk ladede ispartikler fra Saturns ringer strømmet ned usynlige magnetfeltlinjer og ble avsatt som vann i Saturns øvre atmosfære.
Disse partiklene ble ifølge Connerney elektrisk ladet enten av UV-stråling fra solen eller av plasmaskyer forårsaket av mikrometeoroider som bombet ringene. Når det skjer, vil partiklene føle Saturns magnetfelt og trekke inn av Saturns tyngdekraft langs feltlinjer som ville avsette dem i den øvre atmosfæren.
Disse ispartiklene ville deretter fordampe og kjemisk samvirke med Saturns ionosfære, noe som ville ha effekten av å vaske bort diset i stratosfæren. Disse områdene ville virke mørkere i reflektert lys, og dermed skape utseendet til mørklagte band i Saturns atmosfære. Et annet resultat vil være en økt levetid i de elektrisk ladede partiklene kjent som H3 + -ioner (som består av tre protoner og to valg).
Tilstedeværelsen av disse ionene var hvordan O’Donoghue og teamet hans var i stand til å bekrefte Connerneys teori. Ved hjelp av Keck-teleskopet kunne teamet observere disse ionene i Saturns nordlige og sørlige halvkule takket være måten de gløder i det infrarøde spekteret (som skjer når de interagerer med sollys). Disse båndene ble observert på steder der magnetfeltlinjene som krysser ringplanet kommer inn i planeten.
De analyserte deretter lyset for å bestemme mengden regn som samhandlet med Saturns ionosfære, noe som skulle indikere hvor mye i veien for ispartikler ble trukket fra Saturns ringer. Det de fant var at det samsvarte med høye verdier avledet av Connerney og hans kolleger i deres studie fra 1986.
Teamet oppdaget også et glødende bånd på en høyere breddegrad på den sørlige halvkule, som tilfeldigvis er stedet der Saturns magnetfelt skjærer hverandre i bane rundt Enceladus. I en tid har astronomer visst at geysirene som med jevnlig utbrudd fra Enceladus 'sørlige polarregion (som er et resultat av geologisk aktivitet i det indre) er ansvarlige for å fylle på Saturns E-ring.
Dette siste funnet skulle indikere at noen av de iskalde partiklene Enceladus gir ut regner også på Saturn, noe som også bidrar til planetens mørke bånd. Som Connerney antydet:
”Det var ikke en fullstendig overraskelse. Vi identifiserte Enceladus og E-ringen som en rikelig vannkilde også, basert på et annet smalt mørkt bånd i det gamle Voyager-bildet. ”
Når vi ser fremover, vil laget gjerne se hvordan ringregnet endrer seg som følge av sesongbytte på Saturn. Saturns omløpsperiode, som er 29,4 år, får ringene sine til å bli utsatt for ulik solskinn. Siden eksponering for UV-lys lader iskorn i ringen og får dem til å samhandle med Saturns magnetfelt, bør varierende eksponeringsnivå ha en direkte innvirkning på mengden ringregn i den øvre atmosfæren.
Disse funnene, som får forskere til å revurdere sine tidligere antatte forutsetninger om Saturn-systemet, er bare den siste oppdagelsen som kommer fra Cassini oppdrag. Selv om omløperen avsluttet oppdraget for to år siden ved å krasje i Saturns atmosfære, utfordrer dataene den har sendt tilbake noen eldre teorier om Saturn mens de bekrefter andre.
Husk å sjekke denne animasjonen av Saturns forsvinnende ringer, takket være NASA Goddard Space Center:
