Je to téměř čtyřicet let od roku Voyager 1 a 2 mise navštívily systém Saturn. Když sondy létaly plynovým obrem, dokázaly zachytit úžasné obrazy atmosféry planety, její mnoho měsíců a ikonický prstencový systém s vysokým rozlišením. Sondy navíc odhalily, že Saturn pomalu ztratil své prsteny, a to rychlostí, která by je viděla za asi 100 milionů let.
Více nedávno, Cassini orbiter navštívil Saturnův systém a strávil více než 12 let studováním planety, jejích měsíců a prstencového systému. A podle nového výzkumu založeného na Cassini je data, zdá se, že Saturn ztrácí své prstence při maximální rychlosti předpovídané Voyager mise. Podle studie Saturnovy prsteny pohlcuje plynový gigant rychlostí, což znamená, že by mohly být pryč za méně než 100 milionů let.
Studie, která se nedávno objevila v časopise Icarus, byl veden James O'Donoghue z NASA Goddard Space Flight Center a zahrnoval členy z NASA Jet Propulsion Laboratory, Centrum pro vesmírnou fyziku, Space Research Corporation, University of Leicester a University College London.
Podle údajů získaných Voyager sondy v letech 1980 a 1981, ledové částice ze Saturnových prstenů jsou přitahovány gravitací planety poté, co se staly předmětem Saturnova magnetického pole - což je proměnilo v zaprášený „kruhový déšť“ v Saturnově horní atmosféře. Jak ale naznačil James Donahue v nedávné tiskové zprávě NASA, situace může být horší, než se původně předpokládalo:
„Odhadujeme, že tento„ kruhový déšť “vypouští množství vodních produktů, které by mohly naplnit olympijský bazén ze Saturnových prstenů za půl hodiny. Z toho samého bude celý prstencový systém pryč za 300 milionů let, ale k tomu přidejte měřený prstencový materiál Cassini, který detekoval padající do Saturnova rovníku, a prsteny musí žít méně než 100 milionů let. Toto je relativně krátké, ve srovnání se Saturnovým věkem přes 4 miliardy let. “
Cassini studoval ztrátu Saturnova prstencového materiálu v rámci svého Grande Finale, kde kosmická loď strávila zbývající palivo vedením 22 oběžných drah mezi Saturnem a jeho prstenci. To byl významný úspěch, protože plavidlo Cassini šlo tam, kam se žádná kosmická loď nikdy neodvážila jít, a ani nebyla navržena k letu v tomto prostředí.
Nicméně, Cassini byl schopen získat informace, které potvrdily, co Voyager sondy pozorované před desítkami let, stejně jako odpověď na věkové tajemství Saturnových prstenů. Vědci se v podstatě dlouho zajímali, zda se Saturn vytvořil se svými kroužky nebo je získal později v životě. Tento nový výzkum naznačuje, že je pravděpodobné, že se jedná o druhý scénář a že je Saturn získal relativně nedávno ve své historii.
Podle jejich studie O'Donahue a jeho kolegové odhadli, že Saturnův prstencový systém pravděpodobně nebude starší než 100 miliónů let, protože by to trvalo tak dlouho, než by C-kroužek zmizel z tak hustého jako B-kroužek k tomu, co je to dnes. V tomto ohledu O'Donoghue vysvětluje, že lidstvo má štěstí, že je v době, kdy tam prsteny stále byly:
"Máme štěstí, že jsme kolem a uvidíme Saturnův prstencový systém, který se zdá být uprostřed jeho života." Jsou-li však prsteny dočasné, možná jsme prostě přišli o obří prstencové systémy Jupiteru, Uranu a Neptunu, které mají dnes jen tenké prstýnky! “
Jak již bylo uvedeno, první náznaky „kruhového deště“ pocházely z Voyager mise, které vyplynuly z pozorování toho, co se považovalo za tři nesouvisející jevy. Patřily mezi ně změny v Saturnově elektricky nabité ionosféře, změny hustoty v Saturnových prstencích a úzké tmavé pruhy obklopující severní střední šířky planet.
V roce 1986 publikoval Jack Connerney - výzkumník z Goddard Space Center NASA a spoluautor nedávné studie - výzkumný dokument, který tyto tmavé pásy spojil s tvarem Saturnova magnetického pole. Stručně řečeno, navrhl, aby elektricky nabité ledové částice ze Saturnových prstenů stékaly dolů neviditelnými čarami magnetického pole a byly ukládány jako voda v Saturnově horní atmosféře.
Tyto částice se podle Connerneye elektricky nabily buď UV zářením ze Slunce, nebo plazmovými oblaky způsobenými mikrometeoroidy bombardujícími prsteny. Jakmile se to stane, částice pocítí tah Saturnova magnetického pole a budou zataženy Saturnovou gravitací podél polních linií, které by je uložily v horní atmosféře.
Tyto ledové částice by se poté odpařily a chemicky interagovaly se Saturnovou ionosférou, což by mělo za následek odplavení oparu ve stratosféře. Tyto oblasti by se v odraženém světle zdály tmavší, čímž by se v Saturnově atmosféře vytvořil vzhled ztmavnutých pruhů. Dalším výsledkem by byla prodloužená životnost elektricky nabitých částic známých jako ionty H3 + (které se skládají ze tří protonů a dvou voleb).
Přítomnost těchto iontů byla tím, jak O'Donoghue a jeho tým dokázali potvrdit Connerneyovu teorii. Pomocí Keckova dalekohledu byl tým schopen pozorovat tyto ionty v Saturnových severních a jižních polokoulích díky způsobu, jakým září v infračerveném spektru (k čemuž dochází při interakci se slunečním světlem). Tyto pásy byly pozorovány v místech, kde magnetické siločáry protínající kruhovou rovinu vstupují na planetu.
Poté analyzovali světlo, aby určili množství deště interagujícího se Saturnovou ionosférou, což by naznačovalo, jak moc se částice ledu stáhly ze Saturnových prstenců. Zjistili, že to odpovídá vysokým hodnotám odvozeným Connerneyem a jeho kolegy v jejich 1986 studii.
Tým také objevil zářící pás ve vyšší šířce na jižní polokouli, což je místo, kde se Saturnovo magnetické pole protíná s oběžnou dráhou Enceladus. Astronomové již nějakou dobu věděli, že za doplnění Saturnova E-prstence jsou zodpovědné gejzíry, kteří pravidelně vybíhají z jižní polární oblasti Enceladus (které jsou výsledkem geologické aktivity v interiéru).
Toto nejnovější zjištění by naznačovalo, že některé z ledových částic emitovaných Enceladem prší také na Saturn, což také přispívá k temným pásmům planety. Jak naznačil Connerney:
"To nebylo úplné překvapení." Enceladus a E-kroužek jsme také identifikovali jako hojný zdroj vody, založený na jiném úzkém tmavém pruhu v tom starém Voyageru. “
Při pohledu dopředu by tým rád viděl, jak se prstenový déšť mění v důsledku sezónních změn na Saturn. Saturnovo orbitální období, které je 29,4 let, způsobuje, že jeho prstence jsou vystaveny různým stupňům slunečního svitu. Protože vystavení UV světlu nabíjí zrna ledu v prstenci a způsobuje jejich interakci s Saturnovým magnetickým polem, různé úrovně expozice by měly mít přímý dopad na množství prstencového deště v horní atmosféře.
Tato zjištění, která způsobují, že vědci přehodnocují své dříve předpokládané předpoklady o systému Saturn, jsou jen nejnovějším objevem vycházejícím z Cassini mise. I když orbiter ukončil svou misi před dvěma lety tím, že narazil do Saturnovy atmosféry, data, která poslala zpět, jsou stále výzvou pro některé starší teorie o Saturnovi, zatímco potvrzují ostatní.
Nezapomeňte si prohlédnout tuto animaci Saturnových mizejících prstenů, se svolením Goddard Space Center NASA:
