Cassini -mission afslørede Saturns -hemmeligheder

Cassini er den mest sofistikerede rumsonde, der nogensinde er bygget. Lanceret i 1997 som en fælles NASA/European Space Agency mission, det tog syv år at rejse til Saturn. Det har kredset om den sjette planet fra solen lige siden, sender data tilbage med enorm videnskabelig værdi og billeder af storslået skønhed.

Cassini begynder nu en sidste kampagne. Døbte Grand Finale, den slutter 15. september, 2017 med sonden styrtende ned i Saturns atmosfære, hvor det vil brænde op. Selvom Saturn blev besøgt af tre rumfartøjer i 1970'erne og 1980'erne, mine videnskabsfolk og jeg kunne ikke have forestillet os, hvad Cassini -rumsonde ville opdage under sit ophold på den ringede planet, da den blev skudt op for 20 år siden.

En planet med dynamisk forandring

Massive storme optræder med jævne mellemrum i Saturns skyer, kendt som Great White Spots, observeres ved jordbundne teleskoper. Cassini har en forreste række til disse begivenheder. Vi har opdaget, at ligesom jordens tordenvejr, disse storme indeholder lyn og hagl.

Cassini har kredset om Saturn længe nok til at observere sæsonmæssige ændringer, der forårsager variationer i vejrmønstre, ikke ulig årstiderne på Jorden. Periodiske storme forekommer ofte i sensommeren på Saturns nordlige halvkugle.

I 2010, i det nordlige forår, en usædvanlig tidlig og intens storm dukkede op i Saturns skyer. Det var en storm af så enorm størrelse, at den omringede hele planeten og varede i næsten et år. Det var først, da stormen spiste sin egen hale, at den til sidst spruttede og falmede. At studere storme som dette og sammenligne dem med lignende begivenheder på andre planeter (tænk Jupiters store røde plet) hjælper forskere med bedre at forstå vejrmønstre i hele solsystemet, selv her på Jorden.

Efter at have lavet hundredvis af baner omkring Saturn, Cassini var også i stand til dybt at undersøge andre funktioner, der kun kunne ses fra Jorden eller tidligere sonder. Nærmøder med Saturns største måne, Titan, har tilladt navigatører at bruge månens tyngdekraft til at omlægge sondens bane, så den kunne svinge over Saturns poler. På grund af Saturns stærke magnetfelt, polerne er hjemsted for smukke Aurorae, ligesom Jorden og Jupiter.

Cassini har også bekræftet eksistensen af ​​en bizar sekskantformet polarvirvel, der oprindeligt blev glimtet af Voyager-missionen i 1981. Virvelen, en masse hvirvlende gas meget som en orkan, er større end Jorden og har en topvindhastighed på 220 km / t.

Hjem til snesevis af forskellige verdener

Cassini opdagede, at Saturn har 45 flere måner end de 17 tidligere kendte - og placerer nu totalen på 62.

Den største, Titan, er større end planeten Merkur. Det besidder en tæt nitrogenrig atmosfære med et overfladetryk, der er halvanden gange større end Jordens. Cassini var i stand til at undersøge under denne månens skydække, opdager floder, der løber ud i søer og hav og bliver genopfyldt af regn. Men i dette tilfælde, væsken er ikke vand, men derimod flydende metan og etan.

Det er ikke at sige, at vand ikke er rigeligt der -men det er så koldt på Titan (med en overfladetemperatur på -180 ℃), at vand opfører sig som sten og sand. Selvom den har alle ingredienserne til livet, Titan er i det væsentlige en "frossen jord, "fanget i det øjeblik i tiden, før livet kunne dannes.

Saturnus sjette største måne, Enceladus, er en iskold verden omkring 300 miles i diameter. Og for mig, det er stedet for missionens mest spektakulære fund.

Opdagelsen startede ydmygt, med et besynderligt blik i aflæsning af magnetfelt under Enceladus 'første flyby i 2004. Da Cassini passerede månens sydlige halvkugle, det opdagede mærkelige udsving i Saturns magnetfelt. Fra dette, Cassini magnetometer -team udledte, at Enceladus skal være en kilde til ioniseret gas.

Interesseret, de pålagde Cassini -navigatørerne at foretage en endnu tættere flyby i 2005. Til vores forbløffelse, de to instrumenter designet til at bestemme sammensætningen af ​​den gas, som rumfartøjet flyver igennem, Cassini Plasma Spectrometer (CAPS) og Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS), fastslået, at Cassini uventet passerede gennem en sky af ioniseret vand. Stammer fra revner i isen ved Enceladus 'sydpol, disse vandfrugter strømmer ud i rummet med hastigheder op til 800 mph.

Jeg er på holdet, der foretog den positive identifikation af vand, og jeg må sige, at det var det mest spændende øjeblik i min professionelle karriere. Hvad angår Saturns måner, alle troede, at hele handlingen ville være på Titan. Ingen forventede små, beskedne Enceladus til at rumme eventuelle overraskelser.

Geologisk aktivitet, der sker i realtid, er ret sjælden i solsystemet. Før Enceladus, den eneste kendte aktive verden ud over Jorden var Jupiters måne Io, som besidder udbrud af vulkaner. At finde noget, der ligner Old Faithful på en Saturnmåne, var praktisk talt ufatteligt. Det faktum, at det hele startede med, at nogen lagde mærke til en ulige læsning i magnetfeltdataene, er et vidunderligt eksempel på opdagelsens serendipitøse natur.

Historien om Enceladus bliver kun mere ekstraordinær. I 2009, plumes blev direkte afbildet for første gang. Vi ved nu, at vand fra Enceladus udgør den største komponent i Saturns magnetosfære (det rumområde, der styres af Saturns magnetfelt), og fjerderne er ansvarlige for selve eksistensen af ​​Saturns enorme E-ring, planetens anden yderste ring.

Mere overraskende, vi ved nu, at under Enceladus skorpe er et globalt hav af flydende saltvand og organiske molekyler, alle opvarmes af hydrotermiske ventilationsåbninger på havbunden. Detaljeret analyse af fjerene viser, at de indeholder kulbrinter. Alt dette peger på muligheden for, at Enceladus er en havverden, der huser liv, lige her i vores solsystem.

Da Cassini kaster sig ned i skyens toppe af Saturn senere på året, det vil markere afslutningen på en af ​​de mest succesrige opdagelsesmissioner, der nogensinde er blevet lanceret af menneskeheden.

Forskere overvejer nu målrettede missioner til Titan, Enceladus eller muligvis begge dele. En af de mest værdifulde lektioner, man kan tage fra Cassini, er behovet for at fortsætte med at udforske. Så meget som vi lærte af det første rumfartøj, der nåede Saturn, intet forberedte os på, hvad vi ville finde med Cassini. Hvem ved, hvad vi finder næste gang?

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.