science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Cassini-missie onthulde de geheimen van Saturnus

Een enorme storm die over het oppervlak van Saturnus raast. Op het moment dat deze foto werd gemaakt, 12 weken nadat de storm begon, het was volledig om de planeet gewikkeld. Krediet:NASA/JPL-Caltech/SSI, CC BY

Cassini is de meest geavanceerde ruimtesonde ooit gebouwd. Gelanceerd in 1997 als een gezamenlijke NASA/European Space Agency missie, het duurde zeven jaar om naar Saturnus te reizen. Sindsdien draait het om de zesde planeet vanaf de zon, het terugsturen van gegevens van immense wetenschappelijke waarde en beelden van prachtige schoonheid.

Cassini begint nu nog een laatste campagne. Nagesynchroniseerd de grote finale, het eindigt op 15 september, 2017 met de sonde die in de atmosfeer van Saturnus duikt, waar het zal opbranden. Hoewel Saturnus in de jaren zeventig en tachtig door drie ruimtevaartuigen werd bezocht, mijn collega-wetenschappers en ik hadden niet kunnen bedenken wat de Cassini-ruimtesonde zou ontdekken tijdens zijn verblijf op de geringde planeet toen hij 20 jaar geleden werd gelanceerd.

Een planeet van dynamische verandering

Massale stormen verschijnen periodiek in de wolkentoppen van Saturnus, bekend als grote witte vlekken, waarneembaar door aardgebonden telescopen. Cassini zit op de eerste rij bij deze evenementen. We hebben ontdekt dat, net als de onweersbuien op aarde, deze stormen bevatten bliksem en hagel.

Cassini draait al lang genoeg om Saturnus om seizoensveranderingen waar te nemen die variaties in zijn weerpatronen veroorzaken. niet anders dan de seizoenen op aarde. Periodieke stormen verschijnen vaak in de late zomer op het noordelijk halfrond van Saturnus.

In 2010, tijdens de noordelijke lente, een ongewoon vroege en intense storm verscheen in de wolkentoppen van Saturnus. Het was een storm van zo'n enorme omvang dat hij de hele planeet omsingelde en bijna een jaar duurde. Pas toen de storm zijn eigen staart at, sputterde hij en verdween. Door stormen zoals deze te bestuderen en ze te vergelijken met soortgelijke gebeurtenissen op andere planeten (denk aan de Grote Rode Vlek van Jupiter) kunnen wetenschappers weerpatronen in het hele zonnestelsel beter begrijpen, zelfs hier op aarde.

De zeszijdige draaikolk van Saturnus op de noordpool van Saturnus, bekend als 'de zeshoek'. Dit is een superpositie van beelden die met verschillende filters zijn gemaakt, met verschillende golflengten van licht toegewezen kleuren. Krediet:NASA/JPL-Caltech/SSI/Hampton University, CC BY

Na honderden banen rond Saturnus te hebben gemaakt, Cassini was ook in staat om andere kenmerken die alleen door de aarde of eerdere sondes werden waargenomen, grondig te onderzoeken. Nauwe ontmoetingen met de grootste maan van Saturnus, Titan, hebben navigators in staat gesteld de zwaartekracht van de maan te gebruiken om de baan van de sonde te heroriënteren, zodat deze over de polen van Saturnus zou kunnen zwaaien. Vanwege het sterke magnetische veld van Saturnus, de polen zijn de thuisbasis van prachtige Aurorae, net als die van de aarde en Jupiter.

Cassini heeft ook het bestaan ​​bevestigd van een bizarre zeshoekige polaire vortex die oorspronkelijk werd waargenomen door de Voyager-missie in 1981. De vortex, een massa wervelend gas als een orkaan, is groter dan de aarde en heeft topwindsnelheden van 220 mph.

Thuisbasis van tientallen verschillende werelden

Cassini ontdekte dat Saturnus 45 manen meer heeft dan de 17 die eerder bekend waren, waardoor het totaal nu op 62 staat.

Afbeelding in valse kleuren van Ligeia Mare, het op een na grootste bekende vloeistoflichaam op Saturnusmaan Titan. Het is gevuld met vloeibare koolwaterstoffen. Krediet:NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell, CC BY

De grootste, Titan, groter is dan de planeet Mercurius. Het bezit een dichte stikstofrijke atmosfeer met een oppervlaktedruk die anderhalf keer zo groot is als die van de aarde. Cassini was in staat om onder het wolkendek van deze maan te sonderen, het ontdekken van rivieren die uitmonden in meren en zeeën en worden aangevuld door regen. Maar in dit geval, de vloeistof is geen water, maar eerder vloeibaar methaan en ethaan.

Dat wil niet zeggen dat er geen water in overvloed is – maar het is zo koud op Titan (met een oppervlaktetemperatuur van -180℃) dat water zich gedraagt ​​als steen en zand. Hoewel het alle ingrediënten voor het leven heeft, Titan is in wezen een "bevroren aarde, " gevangen op dat moment in de tijd voordat het leven zich kon vormen.

De zesde grootste maan van Saturnus, Enceladus, is een ijzige wereld met een diameter van ongeveer 300 mijl. En voor mij, het is de plaats van de meest spectaculaire vondst van de missie.

De ontdekking begon nederig, met een merkwaardige uitschieter in magnetische veldmetingen tijdens de eerste vlucht langs Enceladus in 2004. Toen Cassini over het zuidelijk halfrond van de maan vloog, het ontdekte vreemde fluctuaties in het magnetische veld van Saturnus. Van dit, het Cassini-magnetometerteam concludeerde dat Enceladus een bron van geïoniseerd gas moet zijn.

Het geiserbassin op de zuidpool van Enceladus, met zijn waterpluimen verlicht door verstrooid zonlicht. Krediet:NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute, CC BY

Gefascineerd, ze gaven de Cassini-navigators de opdracht om in 2005 nog dichterbij te vliegen. de twee instrumenten die zijn ontworpen om de samenstelling te bepalen van het gas waar het ruimtevaartuig doorheen vliegt, de Cassini-plasmaspectrometer (CAPS) en de ionen- en neutrale massaspectrometer (INMS), ontdekte dat Cassini onverwachts door een wolk van geïoniseerd water ging. Voortkomend uit scheuren in het ijs op de zuidpool van Enceladus, deze waterpluimen gutsen de ruimte in met snelheden tot 800 mph.

Ik zit in het team dat de positieve identificatie van water heeft gemaakt, en ik moet zeggen dat dit het meest opwindende moment in mijn professionele carrière was. Wat de manen van Saturnus betreft, iedereen dacht dat alle actie op Titan zou plaatsvinden. Niemand verwachtte klein, bescheiden Enceladus om eventuele verrassingen te herbergen.

Geologische activiteit die in realtime plaatsvindt, is vrij zeldzaam in het zonnestelsel. Vóór Enceladus, de enige bekende actieve wereld buiten de aarde was Jupiters maan Io, die uitbarstende vulkanen bezit. Iets vinden dat lijkt op Old Faithful op een maan van Saturnus was praktisch ondenkbaar. Het feit dat het allemaal begon met iemand die een vreemde lezing in de magnetische veldgegevens opmerkte, is een prachtig voorbeeld van de toevallige aard van ontdekking.

Het verhaal van Enceladus wordt alleen maar buitengewooner. In 2009, de pluimen werden voor het eerst direct in beeld gebracht. We weten nu dat water uit Enceladus het grootste onderdeel vormt van de magnetosfeer van Saturnus (het gebied dat wordt bestuurd door het magnetische veld van Saturnus), en de pluimen zijn verantwoordelijk voor het bestaan ​​van de enorme E-ring van Saturnus, de tweede buitenste ring van de planeet.

NASA bij Saturnus:Cassini's Grand Finale.

Meer verbazingwekkend, we weten nu dat zich onder de korst van Enceladus een wereldwijde oceaan van vloeibaar zout water en organische moleculen bevindt, alle worden verwarmd door hydrothermale ventilatieopeningen op de zeebodem. Gedetailleerde analyse van de pluimen laat zien dat ze koolwaterstoffen bevatten. Dit alles wijst op de mogelijkheid dat Enceladus een oceaanwereld is die leven herbergt, hier in ons zonnestelsel.

Als Cassini later dit jaar in de wolkentoppen van Saturnus duikt, het zal het einde betekenen van een van de meest succesvolle ontdekkingsmissies die ooit door de mensheid zijn gelanceerd.

Wetenschappers overwegen nu gerichte missies naar Titan, Enceladus of mogelijk beide. Een van de meest waardevolle lessen die je van Cassini kunt trekken, is de noodzaak om door te gaan met verkennen. Zoveel als we hebben geleerd van het eerste ruimtevaartuig dat Saturnus bereikte, niets bereidde ons voor op wat we bij Cassini zouden vinden. Wie weet wat we nog zullen vinden?

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.