Cassini to najbardziej zaawansowana sonda kosmiczna, jaką kiedykolwiek zbudowano. Rozpoczęty w 1997 roku jako wspólna misja NASA / Europejskiej Agencji Kosmicznej, podróż do Saturna zajęła siedem lat. Od tego czasu okrąża szóstą planetę od Słońca, wysyłając z powrotem dane o ogromnej wartości naukowej i obrazy o wspaniałym pięknie.
powiązana zawartość
- Jak i kiedy Saturn zdobył te wspaniałe pierścienie?
Cassini rozpoczyna teraz ostatnią kampanię. Nazwany Wielkim Finałem, zakończy się 15 września 2017 r., Gdy sonda zanurzy się w atmosferze Saturna, gdzie spłonie. Chociaż Saturn był odwiedzany przez trzy statki kosmiczne w latach 70. i 80.XX wieku, moi koledzy naukowcy i ja nie wyobrażaliśmy sobie, co odkryje sonda kosmiczna Cassini podczas jej pobytu na pierścieniowej planecie, gdy wystrzelił 20 lat temu.
Ogromna burza wisi na powierzchni Saturna. W momencie wykonania tego zdjęcia, 12 tygodni po rozpoczęciu burzy, całkowicie owinęło się ono wokół planety. (NASA / JPL-Caltech / SSI, CC BY) Planeta dynamicznych zmian
Masywne burze okresowo pojawiają się w wierzchołkach chmur Saturna, znanych jako Wielkie Białe Plamy, obserwowane przez ziemskie teleskopy. Cassini ma miejsce w pierwszym rzędzie na te wydarzenia. Odkryliśmy, że podobnie jak burze na Ziemi, burze te zawierają błyskawicę i grad.
Cassini okrąża Saturna wystarczająco długo, aby obserwować zmiany sezonowe, które powodują zmiany w jego wzorcach pogodowych, podobnie jak pory roku na Ziemi. Okresowe burze często pojawiają się późnym latem na półkuli północnej Saturna.
W 2010 roku, podczas północnej wiosny, na szczytach chmur Saturna pojawiła się niezwykle wczesna i intensywna burza. Była to burza tak ogromna, że otoczyła całą planetę i trwała prawie rok. Dopiero burza zjadła własny ogon, który w końcu rozprysnął się i zniknął. Badanie takich burz i porównywanie ich z podobnymi wydarzeniami na innych planetach (myślę, że Wielka Czerwona Plama Jowisza) pomaga naukowcom lepiej zrozumieć wzorce pogodowe w całym Układzie Słonecznym, nawet tutaj na Ziemi.
Po wykonaniu setek orbit wokół Saturna Cassini był również w stanie głęboko zbadać inne cechy widoczne tylko z Ziemi lub wcześniejszych sond. Bliskie spotkania z największym księżycem Saturna, Tytanem, pozwoliły nawigatorom wykorzystać grawitację księżyca do zmiany orientacji orbity sondy, tak aby mogła ona przelecieć nad biegunami Saturna. Ze względu na silne pole magnetyczne Saturna bieguny są domem dla pięknych Aurorae, podobnie jak Ziemia i Jowisz.
Sześciokątny wir Saturna na biegunie północnym Saturna, znany jako „sześciokąt”. Jest to superpozycja zdjęć wykonanych przy użyciu różnych filtrów, o różnych długościach fali kolorów przypisanych do światła. (NASA / JPL-Caltech / SSI / Hampton University, CC BY) Cassini potwierdziło również istnienie dziwnego wiru polarnego w kształcie sześciokąta, pierwotnie zauważonego przez misję Voyager w 1981 roku. Wir, masa wirującego gazu podobnego do huraganu, jest większy niż Ziemia i ma maksymalną prędkość wiatru 220 mph.
Dom dla dziesiątek różnych światów
Cassini odkrył, że Saturn ma 45 księżyców więcej niż 17 znanych wcześniej, co daje obecnie 62.
Największy, Titan, jest większy niż planeta Merkury. Ma gęstą, bogatą w azot atmosferę o ciśnieniu powierzchniowym półtora razy większym niż ziemski. Cassini mógł sondować pod chmurą tego księżyca, odkrywając rzeki wpływające do jezior i mórz i uzupełniane przez deszcz. Ale w tym przypadku ciecz nie jest wodą, ale raczej ciekłym metanem i etanem.
Fałszywy obraz Ligeia Mare, drugiego co do wielkości znanego ciała płynnego na Księżycu Saturna, Tytanie. Jest wypełniony ciekłymi węglowodorami. (NASA / JPL-Caltech / ASI / Cornell, CC BY) Nie oznacza to, że nie ma tam obfitości wody - ale na Tytanie jest tak zimno (o temperaturze powierzchni -180 ℃), że woda zachowuje się jak kamień i piasek. Chociaż ma wszystkie składniki życia, Tytan jest zasadniczo „zamrożoną Ziemią”, uwięzioną w tym momencie, zanim życie mogło się uformować.
Szósty co do wielkości księżyc Saturna, Enceladus, to lodowaty świat o średnicy około 300 mil. Dla mnie jest to miejsce najbardziej spektakularnego odkrycia Misji.
Odkrycie rozpoczęło się skromnie, z ciekawym odczytem pola magnetycznego podczas pierwszego przelotu Enceladusa w 2004 roku. Gdy Cassini minął południową półkulę księżyca, wykrył dziwne wahania pola magnetycznego Saturna. Na podstawie tego zespół magnetometru Cassini wywnioskował, że Enceladus musi być źródłem zjonizowanego gazu.
Zaintrygowani, poinstruowali nawigatorów Cassini, aby w 2005 r. Zrobili jeszcze bliższy lot. Ku naszemu zdumieniu, dwa przyrządy zaprojektowane do określania składu gazu, przez który przelatuje statek kosmiczny, spektrometr plazmowy Cassini (CAPS) oraz masa jonowa i neutralna Spektrometr (INMS) ustalił, że Cassini niespodziewanie przechodzi przez chmurę zjonizowanej wody. Emanujące z pęknięć w lodzie na biegunie południowym Enceladusa, smugi wody tryskają w przestrzeń z prędkością do 800 mil na godzinę.
Należę do zespołu, który dokonał pozytywnej identyfikacji wody i muszę powiedzieć, że był to najbardziej ekscytujący moment w mojej karierze zawodowej. Jeśli chodzi o księżyce Saturna, wszyscy myśleli, że cała akcja odbędzie się w Tytanie. Nikt nie spodziewał się, że mały, skromny Enceladus będzie nosił jakieś niespodzianki.
Aktywność geologiczna zachodząca w czasie rzeczywistym jest dość rzadka w Układzie Słonecznym. Przed Enceladusem jedynym znanym aktywnym światem poza Ziemią był księżyc Jowisza Io, który ma wybuchające wulkany. Znalezienie czegoś podobnego do Old Faithful na Księżycu Saturna było praktycznie niewyobrażalne. Fakt, że wszystko zaczęło się od tego, że ktoś zauważył dziwny odczyt danych pola magnetycznego, jest wspaniałym przykładem nieoczekiwanej natury odkrycia.
Basen gejzeru na biegunie południowym Enceladus z pióropuszami wody rozświetlonymi rozproszonym światłem słonecznym. (NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute, CC BY) Historia Enceladusa staje się jeszcze bardziej niezwykła. W 2009 r. Po raz pierwszy bezpośrednio zobrazowano pióropusze. Wiemy teraz, że woda z Enceladusa stanowi największy element magnetosfery Saturna (obszar przestrzeni kontrolowany przez pole magnetyczne Saturna), a smugi są odpowiedzialne za istnienie ogromnego pierścienia E Saturna, drugiego najbardziej zewnętrznego pierścienia planety.
Co bardziej zadziwiające, wiemy teraz, że pod skorupą Enceladusa znajduje się globalny ocean ciekłej słonej wody i cząsteczek organicznych, wszystkie ogrzewane przez hydrotermalne otwory wentylacyjne na dnie morza. Szczegółowa analiza pióropuszy pokazuje, że zawierają one węglowodory. Wszystko to wskazuje na możliwość, że Enceladus jest światem oceanicznym, w którym żyje życie, tutaj, w naszym Układzie Słonecznym.
Kiedy Cassini pogrąży się w chmurach Saturna pod koniec tego roku, będzie to koniec jednej z najbardziej udanych misji odkrycia, jakie kiedykolwiek ludzkość rozpoczęła.
Naukowcy rozważają teraz ukierunkowane misje na Tytana, Enceladusa lub być może jedno i drugie. Jedną z najcenniejszych lekcji, jakie można wyciągnąć z Cassini, jest potrzeba dalszego odkrywania. O ile nauczyliśmy się od pierwszego statku kosmicznego dotarcia do Saturna, nic nie przygotowało nas na to, co znajdziemy u Cassiniego. Kto wie, co znajdziemy dalej?
Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation.
Dan Reisenfeld, profesor fizyki i astronomii, University of Montana
