Au trecut aproape patruzeci de ani de când Voyager 1 și 2 misiunile au vizitat sistemul Saturn. În timp ce sondele zburau de gigantul gazelor, au putut să surprindă câteva imagini uimitoare, de înaltă rezoluție, ale atmosferei planetei, a multor sale luni și a sistemului său de inele iconic. În plus, sondele au relevat, de asemenea, că Saturn își pierde încet inelul, într-un ritm care i-ar vedea plecat în aproximativ 100 de milioane de ani.
Mai recent, Cassini orbiter a vizitat sistemul Saturn și a petrecut peste 12 ani studiind planeta, lunile și sistemul său de inele. Și conform noilor cercetări bazate pe lui Cassini date, se pare că Saturn își pierde inelele la rata maximă prevăzută de voiajor misiuni. Conform studiului, inelul lui Saturn este gâfâit de gigantul gazului, într-un ritm care înseamnă că ar putea fi plecați în mai puțin de 100 de milioane de ani.
Studiul, apărut recent în jurnal Icar, a fost condus de James ODonoghue al Centrului de zbor spațial Goddard al NASA și a inclus membri ai Laboratorului de Propulsie Jet NASA, Centrul pentru fizică spațială, Corporația de cercetare spațială, Universitatea din Leicester și University College London.
Conform datelor obținute de voiajor Sondele din 1980 și 1981, particule de gheață din inelele lui Saturn sunt trase de gravitatea planetei după ce au devenit supuse câmpului magnetic al lui Saturn - care le transformă într-o „ploaie inelară” în atmosfera superioară a lui Saturn. Dar după cum a indicat James Donahue într-un comunicat de presă recent al NASA, situația poate fi mai rea decât se bănuia inițial:
„Estimăm că această„ ploaie inelară ”scurge o cantitate de produse de apă care ar putea umple o piscină de dimensiuni olimpice din inelele lui Saturn într-o jumătate de oră. Doar de aici, întregul sistem de inele va fi dispărut în 300 de milioane de ani, dar adăugați la aceasta materialul inelar măsurat de nave spațiale Cassini detectat căzând în ecuatorul lui Saturn, iar inelele au mai puțin de 100 de milioane de ani de trăit. Acest lucru este relativ scurt, în comparație cu vârsta de peste 4 miliarde de ani a lui Saturn. ”
Cassini a studiat pierderea materialului inelar al lui Saturn ca parte a Grande Finale, unde nava spațială și-a petrecut combustibilul rămas conducând 22 de orbite între Saturn și inelele sale. Aceasta a fost o realizare de moment, deoarece ambarcațiunea Cassini a mers acolo unde nicio navă spațială nu a îndrăznit niciodată să meargă și nici măcar nu a fost proiectată să zboare în acest mediu.
Cu toate acestea, Cassini a fost capabil să obțină informații care confirmă ceea ce voiajor sondele observate cu zeci de ani în urmă, precum și răspund la un mister vechi despre inelele lui Saturn. Practic, oamenii de știință s-au întrebat de mult dacă Saturn s-a format cu inelele sale sau le-a dobândit mai târziu în viață. Această nouă cercetare indică faptul că este probabil cel din urmă scenariu și că Saturn le-a achiziționat relativ recent în istoria sa.
Conform studiului lor, O'Donahue și colegii săi au estimat că sistemul de inele al lui Saturn este puțin probabil să fie mai vechi de 100 de milioane de ani, întrucât ar fi nevoie de mult timp pentru ca inelul C să treacă de la a fi la fel de dens ca inelul B la ceea ce este azi. În această privință, explică ODonoghue, umanitatea este norocoasă să fie în preajmă într-un moment în care inelele erau încă acolo:
„Avem norocul să fim în preajmă să vedem sistemul de inel al lui Saturn, care pare să fie la mijlocul vieții sale. Cu toate acestea, dacă inelele sunt temporare, probabil că am ratat să vedem sisteme de inele uriașe ale lui Jupiter, Uranus și Neptun, care au astăzi doar ringleturi subțiri! ”
După cum sa menționat, primele indicii de „ploaie inelară” au venit din voiajor misiuni, care au rezultat din observații despre ceea ce se credea a fi trei fenomene fără legătură. Acestea includ variații în ionosfera încărcată electric de Saturn, variații de densitate în inelele lui Saturn și benzi înguste întunecate care înconjoară latitudinile nordice ale planetelor.
În 1986, Jack Connerney - un cercetător de la Goddard Space Center al NASA și co-autor al studiului recent - a publicat o lucrare de cercetare care a legat aceste benzi întunecate de forma câmpului magnetic al lui Saturn. Pe scurt, el a propus ca particulele de gheață încărcate electric din inelele lui Saturn să curgă pe liniile câmpului magnetic invizibil și să fie depuse ca apă în atmosfera superioară a lui Saturn.
Aceste particule, conform Connerney, au devenit încărcate electric fie prin radiații UV de la Soare, fie prin nori de plasmă, cauzate de micrometeoroizi care bombardează inelele. Odată ce se întâmplă acest lucru, particulele ar simți atracția câmpului magnetic al lui Saturn și ar fi atrase de gravitația lui Saturn de-a lungul liniilor de câmp care le-ar depune în atmosfera superioară.
Aceste particule de gheață ar urma să se vaporizeze și să interacționeze chimic cu ionosfera lui Saturn, ceea ce ar avea efectul de a îndepărta ceața din stratosferă. Aceste zone ar părea mai întunecate în lumina reflectată, creând astfel aspectul benzilor întunecate în atmosfera lui Saturn. Un alt rezultat ar fi creșterea duratei de viață a particulelor încărcate electric cunoscute sub denumirea de ioni H3 + (care sunt formate din trei protoni și două alegeri).
Prezența acestor ioni a fost modul în care ODonoghue și echipa sa au putut să confirme teoria lui Connerney. Folosind Telescopul Keck, echipa a putut observa acești ioni în emisferele nordice și sudice ale lui Saturn datorită modului în care strălucesc în spectrul infraroșu (ceea ce se întâmplă atunci când interacționează cu lumina soarelui). Aceste benzi au fost observate în locuri în care liniile câmpului magnetic care intersectează planul inelar intră pe planetă.
Apoi au analizat lumina pentru a determina cantitatea de ploaie care interacționează cu ionosfera lui Saturn, ceea ce ar indica cât de mult în modul în care particulele de gheață au fost trase din inelele lui Saturn. Ceea ce au descoperit a fost că s-a potrivit cu valorile ridicate derivate de Connerney și colegii săi în studiul lor din 1986.
De asemenea, echipa a descoperit o bandă strălucitoare la o latitudine mai mare în emisfera sudică, ceea ce se întâmplă să fie locul în care câmpul magnetic al lui Saturn se intersectează cu orbita Enceladus. De ceva timp, astronomii au știut că gheizerii care erup periodic din regiunea polară sudică a Enceladus (care sunt rezultatul activității geologice din interior) sunt responsabili de reînnoirea inelului E al lui Saturn.
Această ultimă constatare ar indica faptul că unele dintre particulele înghețate pe care le emite Enceladus ploiesc și pe Saturn, ceea ce contribuie și la benzile întunecate ale planetei. După cum a indicat Connerney:
„Nu a fost o surpriză completă. Am identificat Enceladus și E-ring-ul ca și o sursă copioasă de apă, bazată pe o altă bandă îngustă întunecată din imaginea veche Voyager. ”
Privind în viitor, echipa ar dori să vadă cum se schimbă ploaia inelară ca urmare a schimbărilor sezoniere pe Saturn. Perioada orbitală a lui Saturn, care este de 29,4 ani, face ca inelele sale să fie expuse la diferite grade de soare. Întrucât expunerea la lumina UV încarcă grăunțele de gheață din inel și le determină să interacționeze cu câmpul magnetic al lui Saturn, nivelurile variate de expunere ar trebui să aibă un impact direct asupra cantității de ploaie inelară din atmosfera superioară.
Aceste descoperiri, care determină oamenii de știință să-și regândească presupunerile anterioare despre sistemul Saturn, este doar cea mai recentă descoperire care provine din Cassini misiune. Chiar dacă orbitrul și-a încheiat misiunea în urmă cu doi ani, prăbușindu-se în atmosfera lui Saturn, datele pe care le-a trimis înapoi continuă să conteste unele teorii mai vechi despre Saturn în timp ce confirmă altele.
Asigurați-vă că consultați această animație a inelelor dispărute ale lui Saturn, prin amabilitatea Centrului Spațial Goddard NASA:
