Fra en JPL-pressemelding:
En ny analyse basert på data fra NASAs Cassini-romfartøy finner en årsakssammenheng mellom mystiske, periodiske signaler fra Saturns magnetfelt og eksplosjoner av varm ionisert gass, kjent som plasma, rundt hele planeten.
Forskere har funnet ut at enorme plasmaskyer blomstrer med jevne mellomrom rundt Saturn og beveger seg rundt planeten som en ubalansert belastning med tøy på spinnsyklus. Bevegelsen av dette varme plasmaet gir en gjentakende signatur "dunk" i målinger av Saturns roterende magnetiske miljø og hjelper til med å illustrere hvorfor forskere har hatt en så vanskelig tid med å måle lengden på en dag på Saturn.
"Dette er et gjennombrudd som kan peke oss på opphavet til de mystisk skiftende periodicitetene som skyer den virkelige rotasjonsperioden for Saturn," sa Pontus Brandt, hovedforfatteren på papiret og en Cassini-teamforsker basert på Johns Hopkins University Applied Physics Laboratorium i Laurel, Md. "Det store spørsmålet er nå hvorfor disse eksplosjonene oppstår med jevne mellomrom."
Dataene viser hvordan plasmainjeksjoner, elektriske strømmer og Saturns magnetfelt - fenomener som er usynlige for det menneskelige øyet - er partnere i en intrikat koreografi. Periodiske plasmaeksplosjoner danner trykkøyer som roterer rundt Saturn. Trykkøyene "blåser opp" magnetfeltet.
En ny animasjon som viser den tilknyttede oppførselen, kan sees på nettstedet Cassini.
Visualiseringen viser hvordan usynlig varmt plasma i Saturns magnetosfære - den magnetiske boblen rundt planeten - eksploderer og forvrenger magnetfeltlinjer som svar på trykket. Saturns magnetosfære er ikke en perfekt boble fordi den blåses tilbake av kraften fra solvinden, som inneholder ladede partikler som strømmer fra solen.
Kraften fra solvinden strekker magnetfeltet til siden av Saturn vendt bort fra solen til en såkalt magnetotail. Sammenbruddet av magnettappen ser ut til å starte en prosess som forårsaker de varme plasmasprengningene, som igjen blåser opp magnetfeltet i den indre magnetosfæren.
Forskere undersøker fremdeles hva som får Saturns magnetotail til å kollapse, men det er sterke indikasjoner på at kaldt, tett plasma opprinnelig fra Saturns måne Enceladus roterer med Saturn. Sentrifugalkrefter strekker magnetfeltet til en del av halen smeller tilbake.
Den knipende ryggen varmer plasma rundt Saturn og det oppvarmede plasmaet blir fanget i magnetfeltet. Den roterer rundt planeten på øyer med en hastighet på rundt 100 kilometer per sekund (200 000 mph). På samme måte som høyt- og lavtrykkssystemer på jorden forårsaker vind, forårsaker høyt trykktrykk i rommet elektriske strømmer. Strømmer forårsaker magnetiske feltforvrengninger.
Et radiosignal kjent som Saturn Kilometric Radiation, som forskere har brukt for å estimere lengden på en dag på Saturn, er nært knyttet til oppførselen til Saturns magnetfelt. Fordi Saturn ikke har noe overflate eller et fast punkt for å klokke rotasjonshastigheten, utledet forskere rotasjonsraten fra å timere toppene i denne typen radioutslipp, som antas å bølge med hver rotasjon av en planet. Denne metoden har fungert for Jupiter, men Saturn-signalene har variert. Målinger fra begynnelsen av 1980-tallet tatt av NASAs Voyager-romfartøy, data innhentet i 2000 av ESA / NASA Ulysses-oppdraget, og Cassini-data fra omtrent 2003 til i dag, skiller seg i liten, men betydelig grad. Som et resultat er forskere ikke sikre på hvor lang Saturn-dag er.
"Det som er viktig med dette nye arbeidet, er at forskere begynner å beskrive de globale, årsakssammenhengene mellom noen av de komplekse, usynlige kreftene som former Saturn-miljøet," sa Marcia Burton, Cassini-felt og partikler som forsker forskeren ved NASAs Jet Propulsion Laboratory , Pasadena, California. ”De nye resultatene gir oss fortsatt ikke lengden på en Saturn-dag, men de gir oss viktige ledetråder for å begynne å finne ut av det. Saturns daglengde, eller Saturns rotasjonsfrekvens, er viktig for å bestemme de grunnleggende egenskapene til Saturn, som strukturen til det indre og hastigheten på vinden. "
Plasma er usynlig for det menneskelige øyet. Men det ioniske og nøytrale kameraet på Cassinis magnetosfæriske avbildningsinstrument gir et tredimensjonalt syn ved å oppdage energiske nøytrale atomer som sendes ut fra plasmaskyene rundt Saturn. Energiske nøytrale atomer dannes når kald, nøytral gass kolliderer med elektrisk ladede partikler i en sky av plasma. De resulterende partiklene er nøytralt ladet, slik at de er i stand til å unnslippe magnetiske felt og zoome ut i rommet. Utslippet av disse partiklene skjer ofte i magnetfeltene rundt planetene.
Ved å strenge sammen bilder oppnådd hver halve time produserte forskere filmer av plasma når det drev rundt planeten. Forskere brukte disse bildene for å rekonstruere 3D-trykket produsert av plasmaskyene, og kompletterte disse resultatene med plasmatrykk hentet fra Cassini plasmaspektrometer. Når forskere forsto trykket og dets utvikling, kunne de beregne de tilhørende magnetfeltforstyrrelsene langs Cassini-flystien. Den beregnede feltforstyrrelsen stemte perfekt med det observerte magnetfeltet "thumps", og bekrefter kilden til feltoscillasjonene.
"Vi vet alle at skiftende rotasjonsperioder er blitt observert ved pulsarer, millioner av lysår fra solsystemet vårt, og nå oppdager vi at et lignende fenomen er observert akkurat her ved Saturn," sa Tom Krimigis, hovedetterforsker av magnetosfærisk avbildningsinstrument , også basert på Applied Physics Laboratory og Academy of Athens, Greece. "Med instrumenter akkurat der hvor det skjer, kan vi fortelle at plasmaflyter og komplekse strømsystemer kan maskere den sanne kroppens virkelige rotasjonsperiode. Det er slik observasjoner i solsystemet vårt hjelper oss å forstå hva som sees i fjerne astrofysiske objekter. "
Kilde: JPL
