Cassini afslører ny skulptur i Saturn-ringe

Da NASAs Cassini duede tæt på Saturn i sit sidste år, rumfartøjet gav indviklede detaljer om virkemåden af ​​Saturns komplekse ringe, viser ny analyse.

Selvom missionen sluttede i 2017, videnskaben fortsætter med at flyde fra de indsamlede data. Et nyt papir udgivet 13. juni i Videnskab beskriver resultater fra fire Cassini-instrumenter, der tager deres nærmeste observationer af hovedringene nogensinde.

Fundene omfatter fine detaljer om træk skulptureret af masser indlejret i ringene. Teksturer og mønstre, fra klumpet til halmagtigt, springer ud af billederne, rejser spørgsmål om de interaktioner, der har formet dem. Nye kort afslører, hvordan farver, kemi og temperaturændring på tværs af ringene.

Som en planet under opbygning inde i en skive af protoplanetarisk materiale, små måner indlejret i Saturns ringe (kaldet A til G, i rækkefølge efter deres opdagelse) interagerer med partiklerne omkring dem. På den måde, papiret giver yderligere bevis for, at ringene er et vindue ind i de astrofysiske skiveprocesser, der former vores solsystem.

Observationerne uddyber også videnskabsmænds forståelse af det komplekse Saturn-system. Forskere konkluderer, at i yderkanten af ​​hovedringene, en række lignende stødgenererede striber i F-ringen har samme længde og orientering, viser, at de sandsynligvis var forårsaget af en flok stødlegemer, der alle ramte ringen på samme tid. Dette viser, at ringen er formet af strømme af materiale, der kredser om Saturn selv i stedet for, for eksempel, af kometaffald (bevæger sig rundt om Solen), der tilfældigvis styrter ind i ringene.

"Disse nye detaljer om, hvordan månerne skulpturerer ringene på forskellige måder, giver et vindue til solsystemets dannelse, hvor du også har diske, der udvikler sig under indflydelse af masser indlejret i dem, " sagde hovedforfatter og Cassini-videnskabsmand Matt Tiscareno fra SETI Institute i Mountain View, Californien.

Varige mysterier

På samme tid, nye gåder er opstået, og gamle mysterier er blevet dybere med den seneste forskning. Nærbillederne bragte tre forskellige teksturer i fokus - klumpet, glat og stribet - og gjorde det klart, at disse teksturer forekommer i bælter med skarpe grænser. Men hvorfor? Mange steder er bælterne ikke forbundet med nogen ringkarakteristika, som forskerne endnu har identificeret.

"Dette fortæller os, hvordan ringene ser ud, ikke kun er en funktion af, hvor meget materiale der er, " sagde Tiscareno. "Der må være noget andet ved partiklernes egenskaber, måske påvirke, hvad der sker, når to ringpartikler kolliderer og hopper af hinanden. Og vi ved endnu ikke, hvad det er."

De analyserede data blev indsamlet under Ring Grazing Orbits (december 2016 til april 2017) og Grand Finale (april til september 2017), da Cassini fløj lige over Saturns skytoppe. Da rumfartøjet var ved at løbe tør for brændstof, missionsholdet kastede det bevidst ind i planetens atmosfære i september 2017.

Cassini's Visible and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) afslørede et andet mysterium. spektrometeret, som afbildede ringene i synligt og nær-infrarødt lys, identificeret usædvanligt svage van-is-bånd i den yderste del af A-ringen. Det var en overraskelse, fordi området er kendt for at være meget reflekterende, hvilket normalt er et tegn på mindre forurenet is og dermed stærkere vandisbånd.

Det nye spektralkort kaster også lys over ringenes sammensætning. Og mens forskerne allerede vidste, at vandis er hovedkomponenten, spektralkortet udelukkede påviselig ammoniak-is og metan-is som ingredienser. Men den ser heller ikke organiske forbindelser - en overraskelse, givet det organiske materiale Cassini har opdaget strømmer fra D-ringen ind i Saturns atmosfære.

"Hvis organisk var der i store mængder - i det mindste i hoved-A, B- og C-ringe - vi ville se dem, " sagde Phil Nicholson, Cassini VIMS-forsker fra Cornell University i Ithaca, New York. "Jeg er endnu ikke overbevist om, at de er en vigtig del af hovedringene."

Forskningen signalerer starten på den næste æra af Cassini-videnskaben, sagde NASAs Ames Research Centers Jeff Cuzzi, som har studeret Saturns ringe siden 1970'erne og er den tværfaglige videnskabsmand for ringe på Cassini-missionen.

"Vi ser så meget mere, og tættere på, og vi får nye og mere interessante gåder, " sagde Cuzzi. "Vi er lige ved at finde os i den næste fase, som bygger nyt, detaljerede modeller af ringudvikling - inklusive den nye åbenbaring fra Cassini-data om, at ringene er meget yngre end Saturn."

De nye observationer giver forskerne et endnu mere intimt syn på ringene, end de havde før, og hver undersøgelse afslører nye kompleksiteter, sagde Cassini-projektforsker Linda Spilker, baseret på NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien.

"Det er som at skrue op for strømmen endnu et hak på det, vi kunne se i ringene. Alle fik bare et klarere overblik over, hvad der foregår, " sagde Spilker. "At få den ekstra opløsning besvarede mange spørgsmål, men der er så mange fristende tilbage."