När NASA:s rymdfarkost Cassini gör sin oöverträffade serie veckovisa dyk mellan Saturnus och dess ringar, forskare har upptäckt - än så länge - att planetens magnetfält inte har någon märkbar lutning. Denna överraskande observation, vilket betyder att den verkliga längden på Saturnus dag fortfarande är okänd, är bara en av flera tidiga insikter från slutfasen av Cassinis uppdrag, känd som Grand Finale.

Andra nya vetenskapliga höjdpunkter inkluderar lovande tips om strukturen och sammansättningen av de isiga ringarna, tillsammans med högupplösta bilder av ringarna och Saturnus atmosfär.

Cassini befinner sig nu i den 15:e av 22 veckobanor som passerar genom det smala gapet mellan Saturnus och dess ringar. Rymdfarkosten började sin final den 26 april och kommer att fortsätta sina dyk till den 15 september, när det kommer att göra ett avslutande uppdrag in i Saturnus atmosfär.

"Cassini presterar vackert i den sista delen av sin långa resa, " sa Cassini projektledare Earl Maize vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien. "Dess observationer fortsätter att överraska och glädja när vi pressar ut varenda bit av vetenskap som vi kan få."

Cassini-forskare är också glada - och förvånade i vissa fall - med observationerna som rymdfarkosten gjorde i finalen. "Datan vi ser från Cassinis Grand Finale är precis lika spännande som vi hoppades, även om vi fortfarande är djupt i processen att ta reda på vad de berättar om Saturnus och dess ringar, " sa Cassini Project Scientist Linda Spilker vid JPL.

Tidig magnetfältsanalys

Baserat på data som samlats in av Cassinis magnetometerinstrument, Saturnus magnetfält verkar vara förvånansvärt väl inriktat med planetens rotationsaxel. Lutningen är mycket mindre än 0,06 grader - vilket är den nedre gränsen för rymdfarkostens magnetometerdata placerad på värdet före starten av Grand Finale.

Denna observation strider mot forskarnas teoretiska förståelse av hur magnetfält genereras. Planetära magnetiska fält anses kräva en viss grad av lutning för att upprätthålla strömmar som flyter genom den flytande metallen djupt inne i planeterna (i Saturnus fall, tros vara flytande metalliskt väte). Utan lutning, strömmarna skulle så småningom avta och fältet skulle försvinna.

Varje lutning till magnetfältet skulle göra det dagliga vinklingen i planetens djupa inre observerbar, på så sätt avslöjar den sanna längden av Saturnus dag, vilket hittills visat sig svårfångat.

"Lutningen verkar vara mycket mindre än vi tidigare hade uppskattat och ganska utmanande att förklara, sa Michele Dougherty, Cassini magnetometer utredningsledare vid Imperial College, London. "Vi har inte kunnat lösa längden på dagen vid Saturnus hittills, men vi jobbar fortfarande på det."

Avsaknaden av lutning kan så småningom rättas till med ytterligare data. Dougherty och hennes team tror att någon aspekt av planetens djupa atmosfär kan maskera det verkliga inre magnetfältet. Teamet kommer att fortsätta att samla in och analysera data för resten av uppdraget, inklusive under det sista doppet i Saturnus.

Magnetometerdata kommer också att utvärderas i samklang med Cassinis mätningar av Saturnus gravitationsfält som samlades in under den stora finalen. Tidig analys av gravitationsdata som hittills samlats in visar avvikelser jämfört med delar av de ledande modellerna av Saturnus inre, antyder något oväntat om planetens struktur väntar på upptäckt.

Sampling av Saturnus

Förutom sin undersökning av planetens inre, Cassini har nu fått de första proverna någonsin av planetens atmosfär och huvudringar, som lovar nya insikter om deras sammansättning och struktur. Rymdfarkostens instrument för kosmisk stoftanalysator (CDA) har samlat in många ringpartiklar i nanometerstorlek medan de flög genom planet-ringgapet, medan dess jon- och neutralmasspektrometer (INMS) har sniffat den yttersta atmosfären, kallas exosfären.

Under Cassinis första dyk genom gapet den 26 april, rymdfarkosten var orienterad så att den var stor, tefatformad antenn skulle fungera som en sköld mot mötande ringpartiklar som kan orsaka skada. Medan det först verkade som att det i princip inte fanns några partiklar i gapet, forskare fastställde senare att partiklarna där är mycket små och kunde detekteras med CDA-instrumentet.

Den kosmiska stoftanalysatorn fick senare titta ut bakom antennen under Cassinis tredje av fyra passeringar genom den innersta av Saturnus huvudringar, D-ringen, den 29 juni. Under Cassinis två första pass genom den inre D-ringen, partikelmiljön där visade sig vara godartad. Detta fick uppdragskontrollanter att minska kravet på skärmning för en omloppsbana, i hopp om att fånga ringpartiklar där med CDA. När rymdfarkosten passerade genom ringen, CDA-instrumentet lyckades fånga upp några av de minsta partiklarna där, som teamet förväntar sig kommer att ge betydande information om deras sammansättning.

Under rymdfarkostens sista fem omlopp, liksom det sista steget, INMS-instrumentet kommer att ta prover djupare nere i atmosfären. Cassini kommer att skumma igenom den yttre atmosfären under dessa pass, och INMS förväntas skicka särskilt viktiga data om sammansättningen av Saturnus atmosfär under det sista steget.

Underbara bilder

För att inte bli överträffad, Cassinis bildkameror har jobbat hårt, returnerar några av de högsta upplösta vyerna av ringarna och planeten de någonsin har fått. Till exempel, Närbilder av Saturnus C-ring – som har mystiska ljusa band som kallas platåer – avslöjar förvånansvärt olika texturer i angränsande delar av ringen. Platåerna verkar ha en strimmig konsistens, medan angränsande regioner verkar klumpiga eller har ingen uppenbar struktur alls. Ringforskare tror att den nya detaljnivån kan kasta ljus över varför platåerna är där, och vad som är annorlunda med partiklarna i dem.

På två av Cassinis nära pass över Saturnus, den 26 april och 29 juni, kamerorna fångade ultranära vyer av molnlandskapet som rasade förbi, visar planeten från närmare än någonsin tidigare. Bildforskare har kombinerat bilder från dessa dyk till två nya bildmosaiker och en filmsekvens. (Specifikt, den tidigare släppta filmen 26 april uppdaterades för att kraftigt förbättra dess kontrast och skärpa.)

Lanserades 1997, Cassini har kretsat kring Saturnus sedan han anlände 2004 för en närstudie av planeten, dess ringar och månar, och dess stora magnetosfär. Cassini har gjort många dramatiska upptäckter, inklusive ett globalt hav med indikationer på hydrotermisk aktivitet inom månen Enceladus, och flytande metanhav på en annan måne, Titan.