NASAs Webb-teleskop vil undersøge Saturn og Titan

Hvis du stopper en tilfældig person på fortovet og spørger dem, hvad deres yndlingsplanet er, chancerne er deres svar vil være Saturn. Saturns fantastiske ringe er et mindeværdigt syn i ethvert baggårdsteleskop. Men der er stadig meget at lære om Saturn, især om planetens unikke vejr og kemi, samt oprindelsen af ​​dets overdådige ringsystem. Efter lanceringen i 2021, NASAs James Webb-rumteleskop vil observere Saturn, dens ringe, og familie af måner som en del af et omfattende solsystemprogram.

Denne undersøgelse vil blive udført gennem et garanteret tidsobservationsprogram ledet af Heidi Hammel, en planetarisk astronom og executive vice president for Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) i Washington, D.C. Hammel blev udvalgt af NASA som Webb Interdisciplinary Scientist i 2002.

"Formålet med dette program er at demonstrere Webbs evner til solsystemobservationer, herunder observation af lyse genstande, sporing af bevægelige genstande, og ser svage mål ved siden af ​​lyse mål, Hammel forklarede. "Dataene vil blive gjort tilgængelige for solsystemsamfundet så hurtigt som muligt for at vise dem, at Webb kan gøre, hvad vi har lovet dem."

Webb vil fortsætte, hvor NASAs Cassini-rumfartøj slap. Cassini kredsede om Saturn i 13 år, fra 2004 til missionen sluttede i 2017, da rumfartøjet styrtede ind i Saturns atmosfære. Siden da, programmer som Hubble Space Telescope's Outer Planet Atmospheres Legacy-program og jordbaserede målinger har været den eneste måde at overvåge Saturn.

Saturns årstider

Saturn hælder om sin akse ligesom Jorden, og som et resultat, den oplever også årstider, når den kredser om Solen. Imidlertid, da det Saturnske år er 30 jordår langt, hver sæson varer omkring 7-1/2 år. Cassini ankom i løbet af den sydlige halvkugles sommer (vinter på den nordlige halvkugle). Nu er det sommer på den nordlige halvkugle. Astronomer er ivrige efter at lede efter sæsonbestemte ændringer i Saturns atmosfære.

"Disse observationer vil give os en fuldstændig analyse af det Saturnske system for at se, hvad der er ændret, for at se, hvordan årstiderne har udviklet sig siden Cassinis sidste glimt og for at udnytte de muligheder, som Webb har, som Cassini aldrig gjorde, " sagde Leigh Fletcher fra University of Leicester, England, en hovedefterforsker på programmet.

I slutningen af ​​2010 en monsterstorm brød ud på Saturns nordlige halvkugle. Det begyndte som et lille sted, men voksede hurtigt, indtil den i slutningen af ​​januar 2011 omringede planeten. Astronomer blev overraskede, fordi sådanne storme normalt ikke dannes før efter sommersolhverv, som fandt sted i 2017. De vil se efter flere storme, efterhånden som Saturns nordlige halvkugle bevæger sig fra sommer til efterår i løbet af Webbs mission.

Storme er ikke de eneste atmosfæriske fænomener, som Saturn og Jorden deler. Saturn oplever også nordlys, eller nord- og sydlys. Disse nordlys udløser kemiske ændringer i Saturns atmosfære, at bryde nogle molekyler fra hinanden og lade nye dannes. Webb vil lede efter signaturer af den usædvanlige kemi, der lyser ved mellem-infrarøde bølgelængder, især i det nordlige polarområde.

Titan, Saturns største måne

Saturns største måne, Titan, vil også falde ind under Webbs magtfulde blik. Titan er unik, fordi det er den eneste måne i vores solsystem med en betydelig atmosfære. Faktisk, den er større end planeten Merkur. Atmosfærisk tryk på Titan er omkring 50 % større end på Jorden. Ligesom Jorden, atmosfæren er for det meste nitrogen, men Titan har også dampformige kulbrinter som metan. Titan er også meget koldere end Jorden, med en overfladetemperatur omkring minus 290° Fahrenheit (minus 180° Celsius).

Indenfor Titans atmosfære, kemiske reaktioner er konstant churning dens sammensætning. Molekyler er opdelt i deres bestanddele som kulstof, brint, ilt og nitrogen. Disse atomer danner nye molekyler, som siver gennem luften og sætter sig ved den pol, der lige nu oplever vinter.

"Titans atmosfære er som et stort kemilaboratorium, " sagde Conor Nixon fra NASAs Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland., en hovedefterforsker på programmet. Nixon og hans kolleger vil bruge Webb's Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) og Mid Infrared Imager (MIRI) til at studere disse molekyler meget mere detaljeret end Cassini's instrumenter tillod.

Titan er også det eneste objekt i vores solsystem udover Jorden med flydende hav og søer på overfladen. Mens Jorden har et vandkredsløb, hvor vandet fordamper, falder som regn, og flyder ned ad floder til havet, Titan oplever en lignende cyklus med metan. På Titan, metanregn skærer flodsenge gennem stenhård vandis, før den flyder ud i tjærekantede hav. Cassini og dens Huygens-sonde fra European Space Agency, som landede på Titan i 2004, gjort bemærkelsesværdige opdagelser om denne Saturniske måne. Webb vil studere Titans sæsonbestemte klimacyklusser for at sammenligne dem med astronomers modeller.

"Titan har skyer og vejr, som vi kan se ændre sig i realtid. Dens kemi er meget forskellig fra Jordens, men det er stadig økologisk, kulstofbaseret kemi, " sagde Stefanie Milam fra NASA Goddard, en medundersøger på programmet.

Mens Webbs missions levetid efter lanceringen er designet til at være mindst 5-1/2 år, det kan potentielt vare 10 år eller mere. Som resultat, den kunne se Saturn gå fra den nordlige sommer gennem efterårsjævndøgn og tilbage til det sydlige forår. Det ville næsten "fuldføre den cirkel", der begyndte, da Cassini ankom i den sydlige sommer.

"Vi vil virkelig have dækket et helt år i Saturn. Det ville være noget af en øjenåbnende oplevelse, sagde Fletcher.