• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • NASA-forskning visar att Saturnus tappar sina ringar i värsta fall

    En konstnärs intryck av hur Saturnus kan se ut under de kommande hundra miljoner åren. De innersta ringarna försvinner när de först regnar på planeten, mycket långsamt följt av de yttre ringarna. Kredit:NASA/Cassini/James O'Donoghue

    Ny NASA-forskning bekräftar att Saturnus håller på att förlora sina ikoniska ringar med den maximala hastighet som uppskattas från Voyager 1 och 2-observationer som gjordes för decennier sedan. Ringarna dras in i Saturnus av gravitationen som ett dammigt regn av ispartiklar under påverkan av Saturnus magnetfält.

    "Vi uppskattar att detta 'ringregn' dränerar en mängd vattenprodukter som kan fylla en simbassäng i olympisk storlek från Saturnus ringar på en halvtimme, " sa James O'Donoghue från NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Bara från detta, hela ringsystemet kommer att vara borta om 300 miljoner år, men lägg till detta det Cassini-rymdskeppsuppmätta ringmaterial som upptäckts falla in i Saturnus ekvator, och ringarna har mindre än 100 miljoner år kvar att leva. Detta är relativt kort, jämfört med Saturnus ålder på över 4 miljarder år." O'Donoghue är huvudförfattare till en studie om Saturnus ringregn som förekommer i Ikaros 17 december.

    Forskare har länge undrat om Saturnus bildades med ringarna eller om planeten fick dem senare i livet. Den nya forskningen gynnar det senare scenariot, indikerar att de sannolikt inte är äldre än 100 miljoner år, eftersom det skulle ta så lång tid för C-ringen att bli vad den är idag förutsatt att den en gång var lika tät som B-ringen. "Vi har turen att få se Saturnus ringsystem, som verkar vara mitt i sin livstid. Dock, om ringar är tillfälliga, kanske vi bara missade att se gigantiska ringsystem av Jupiter, Uranus och Neptunus, som bara har tunna ringar idag!" tillade O'Donoghue.

    Olika teorier har föreslagits för ringens ursprung. Om planeten fick dem senare i livet, ringarna kunde ha bildats när de var små, isiga månar i omloppsbana runt Saturnus kolliderade, kanske för att deras banor stördes av ett gravitationsdrag från en passerande asteroid eller komet.

    De första antydningarna om att ringregn existerade kom från Voyager-observationer av till synes orelaterade fenomen:märkliga variationer i Saturnus elektriskt laddade övre atmosfär (jonosfären), densitetsvariationer i Saturnus ringar, och en trio av smala mörka band som omger planeten på norra mellanbreddgrader. Dessa mörka band dök upp i bilder av Saturnus disiga övre atmosfär (stratosfären) gjorda av NASAs Voyager 2-uppdrag 1981.

    1986, Jack Connerney från NASA Goddard publicerade en artikel i Geofysiska forskningsbrev som kopplade de smala mörka banden till formen av Saturnus enorma magnetfält, föreslog att elektriskt laddade ispartiklar från Saturnus ringar strömmade nedför osynliga magnetfältslinjer, dumpar vatten i Saturnus övre atmosfär där dessa linjer kom fram från planeten. Inflödet av vatten från ringarna, visas på specifika breddgrader, tvättade bort det stratosfäriska diset, få det att se mörkt ut i reflekterat ljus, producerar de smala mörka banden som fångas i Voyager-bilderna.

    Saturnus ringar är mestadels bitar av vattenis som varierar i storlek från mikroskopiska dammkorn till stenblock flera yards (meter) tvärs över. Ringpartiklar fångas i en balansgång mellan dragningen av Saturnus gravitation, som vill dra dem tillbaka till planeten, och deras omloppshastighet, som vill slänga dem ut i rymden. Små partiklar kan laddas elektriskt av ultraviolett ljus från solen eller av plasmamoln som kommer från mikrometeoroidbombardemang av ringarna. När detta händer, partiklarna kan känna dragningen av Saturnus magnetfält, som kröker sig inåt mot planeten vid Saturnus ringar. I vissa delar av ringarna, en gång laddad, kraftbalansen på dessa små partiklar förändras dramatiskt, och Saturnus gravitation drar in dem längs magnetfältslinjerna in i den övre atmosfären.

    Väl där, de isiga ringpartiklarna förångas och vattnet kan reagera kemiskt med Saturnus jonosfär. Ett resultat av dessa reaktioner är en ökning av livslängden för elektriskt laddade partiklar som kallas H3+-joner, som är uppbyggda av tre protoner och två elektroner. När den får energi av solljus, H3+-jonerna lyser i infrarött ljus, som observerades av O'Donoghues team med hjälp av speciella instrument fästa vid Keck-teleskopet i Mauna Kea, Hawaii.

    Deras observationer avslöjade glödande band på Saturnus norra och södra halvklot där magnetfältslinjerna som skär ringplanet kommer in på planeten. De analyserade ljuset för att bestämma mängden regn från ringen och dess effekter på Saturnus jonosfär. De fann att mängden regn överensstämmer anmärkningsvärt väl med de häpnadsväckande höga värdena som härleddes mer än tre decennier tidigare av Connerney och kollegor, med en region i söder som tar emot det mesta.

    Teamet upptäckte också ett glödande band på en högre latitud på södra halvklotet. Det är här Saturnus magnetfält skär Enceladus omloppsbana, en geologiskt aktiv måne som skjuter gejsrar av vattenis ut i rymden, vilket indikerar att några av dessa partiklar också regnar på Saturnus. "Det var inte en fullständig överraskning, " sa Connerney. "Vi identifierade Enceladus och E-ringen som en riklig vattenkälla också, baserat på ett annat smalt mörkt band i den gamla Voyager-bilden." Gejsrarna, observerades först av Cassini-instrument 2005, tros komma från ett hav av flytande vatten under den frusna ytan på den lilla månen. Dess geologiska aktivitet och vattenhav gör Enceladus till en av de mest lovande platserna att söka efter utomjordiskt liv.

    Teamet skulle vilja se hur ringregnet förändras med årstiderna på Saturnus. När planeten fortskrider i sin 29,4-åriga bana, ringarna exponeras för solen i varierande grad. Eftersom ultraviolett ljus från solen laddar iskornen och får dem att reagera på Saturnus magnetfält, varierande exponering för solljus bör ändra mängden ringregn.


    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com