Новаторска наука от ултра близки орбити на Сатурн

Концепцията на художника за космическия кораб на НАСА Касини в орбита около Сатурн. Изображение чрезНАСА/JPL-Caltech.


НАСАКасинимисията направи окончателния си подход към Сатурн и се гмурна в атмосферата на планетата преди малко повече от година. Тази седмица (5 октомври 2018 г.) шест екипа от изследователипубликуванитяхната работа врецензиран от партньоридневникПисма за геофизични изследвания, въз основа на констатации от КасиниГолям финал.

Точно тогава, когато горивото на космическия кораб свършваше, екипът на мисията насочи Касини зрелищно близо до Сатурн на 22 орбити, преди умишлено да го изпари при окончателно гмуркане в атмосферата през септември 2017 г.


Знаейки, че дните на Касини са преброени, екипът на мисията лети с космическия кораб, където никога не е бил проектиран да лети. За първи път Касини изследва магнетизираната среда на Сатурн, прелетя през ледени, скалисти пръстеновидни частици и подуши атмосферата в пропастта от 1200 мили (2000 км) между пръстените и върховете на облаците. Не само, че пътят на полета изтласка космическия кораб до неговите граници, новите открития илюстрират колко мощен и пъргав еинструментибяха.

Предстоят още много научни резултати от Големия финал, но някои от акцентите от 5 октомври – и връзки към документите – са по-долу.

Някои от констатациите от директното вземане на проби на Касини: сложни органични вещества валят от пръстените на Сатурн; частиците на вътрешния пръстен поемат електрически заряди и се движат по линиите на магнитното поле; новоразкрита електро-токова система и радиационен пояс; и измерване отблизо на почти нулевия наклон на магнитното поле на Сатурн. Изображение чрезНАСА/JPL-Caltech.

Акценти от 5 октомври 2018 г., статии вПисма за геофизични изследвания:




– Сложни органични съединения, вградени във водни нанозърна, валят от пръстените на Сатурн в горната му атмосфера. Учените видяха вода и силикати, но бяха изненадани да видят също метан, амоняк, въглероден оксид, азот и въглероден диоксид. Съставът на органичните вещества е различен от този на луната Енцелад - и също така различен от този на луната Титан, което означава, че има поне три различни резервоара на органични молекули в системата на Сатурн.

– За първи път Касини видя отблизо как пръстените взаимодействат с планетата и наблюдава частици и газове от вътрешния пръстен, падащи директно в атмосферата. Някои частици поемат електрически заряди и спират по линиите на магнитното поле, попадайки в Сатурн на по-високи географски ширини – явление, известно като „пръстенен дъжд“. Но учените бяха изненадани да видят, че други бързо се влачат в Сатурн на екватора. И всичко това пада от пръстените по-бързо, отколкото учените смятаха - цели 22 000 паунда (10 000 килограма) материал в секунда.

– Учените бяха изненадани да видят как изглежда материалът в пролуката между пръстените и атмосферата на Сатурн. Те знаеха, че частиците в пръстените варират от големи до малки. Но вземането на проби в празнината показа предимно малки частици с нанометров размер, като дим, което предполага, че някакъв все още неизвестен процес е смилане на частици.

– Сатурн и неговите пръстени са дори по-свързани, отколкото смятаха учените. Касини разкри неизвестна досега система с електрически ток, която свързва пръстените с върха на атмосферата на Сатурн.


Концепцията на художника за космическия кораб на НАСА Касини, гмуркащ се между Сатурн и неговите най-вътрешни пръстени, като част от Големия финал на мисията. Изображение чрезНАСА/JPL-Caltech.

– Учените откриха нов радиационен пояс около Сатурн, близо до планетата и съставен от енергийни частици. Те открили, че докато коланът всъщност се пресича с най-вътрешния пръстен, пръстенът е толкова тънък, че не блокира образуването на колана.

– За разлика от всяка друга планета с магнитно поле в нашата Слънчева система, магнитното поле на Сатурн е почти напълно подравнено с неговата ос на въртене. Новите данни показват наклон на магнитното поле под 0,0095 градуса. (Магнитното поле на Земята е наклонено на 11 градуса спрямо оста на въртене.) Според всичко, което учените знаят за това как се генерират планетарни магнитни полета, Сатурн не трябва да има такова. Това е мистерия, за решаването на която физиците ще работят.

– Касини летеше над магнитните полюси на Сатурн, директно вземайки проби от региони, където се генерират радио емисии. Констатациите повече от удвоиха броя на директните измервания на радиоизточници от планетата, едно от малкото неземни места, където учените са успели да проучат механизъм за радиогенериране, за който се смята, че действа в цялата Вселена.


За мисията „Касини“ науката, излизаща от орбитите на Гранд Финал, повече от оправдава изчисления риск от гмуркане в пролуката – обхождане на горната атмосфера и заобикаляне на ръба на вътрешните пръстени, каза ученият от проекта „Касини“.Линда Спилкър. Тя каза:

Почти всичко, което се случва в този регион, се оказа изненада. Това беше важността да отидем там, да разгледаме място, на което никога преди не сме били. И експедицията наистина се отплати – данните са изключително вълнуващи.

Анализът на данните на Касини от инструментите на космическия кораб ще продължи години напред, което ще помогне да се нарисува по-ясна картина на Сатурн. Спилкър каза:

Много мистерии остават, докато сглобяваме парчета от пъзела. Резултатите от последните орбити на Касини се оказаха по-интересни, отколкото можехме да си представим.

Тази илюстрация представя гледката от космическия кораб на НАСА Касини по време на едно от последните му гмуркания между Сатурн и неговите най-вътрешни пръстени, като част от Големия финал на мисията. изображение чрезНАСА/JPL Caltech.

Прочетете статиите, публикувани вПисма за геофизични изследвания:

Химически взаимодействия между атмосферата на Сатурн и неговите пръстени

Прахови зърна падат от D-пръстена на Сатурн в екваториалната му горна атмосфера

Събиране на място от прахови зърна, падащи от пръстените на Сатурн в атмосферата му

Радиационен пояс от енергични протони, разположен между Сатурн и неговите пръстени

Магнитното поле на Сатурн, разкрито от Cassini Grand Finale

Нискочестотният източник на километрична радиация на Сатурн (SKR)

В крайна сметка: На 5 октомври 2018 г. списаниетоПисма за геофизични изследванияпубликува компилация от научни изследвания от последните ултра близки орбити на Сатурн на космическия кораб Касини.

Чрез НАСА/JPL