NASA's Cassini-ruimtevaartuig heeft nog een paar maanden te gaan voordat het zijn missie in september voltooit, maar de ervaren Saturnus-ontdekkingsreiziger bereikt vandaag een nieuwe mijlpaal. De zonnewende van Saturnus - dat wil zeggen, de langste zomerdag op het noordelijk halfrond en de kortste winterdag op het zuidelijk halfrond - komt vandaag aan voor de planeet en zijn manen. De Saturnische zonnewende vindt ongeveer elke 15 aardse jaren plaats terwijl de planeet en zijn entourage langzaam rond de zon draaien, waarbij het noord- en zuidelijk halfrond hun rol als zomer- en winterpool afwisselen.

Het bereiken van de zonnewende, en het observeren van seizoensveranderingen in het Saturnus-systeem langs de weg, was een primair doel van Cassini's Solstice Mission - de naam van Cassini's tweede uitgebreide missie.

Cassini arriveerde in 2004 bij Saturnus voor zijn vierjarige primaire missie om Saturnus en zijn ringen en manen te bestuderen. Cassini's eerste uitgebreide missie, van 2008 tot 2010, stond bekend als de Equinox-missie. Tijdens die fase van de missie, Cassini keek toe hoe het zonlicht de ringen van Saturnus opzij trof, werpende schaduwen die dramatische nieuwe ringstructuren onthulden. NASA koos ervoor om het ruimtevaartuig een extra tour van zeven jaar toe te kennen, de Solstice-missie, die in 2010 begon.

"Tijdens Cassini's Solstice Mission, we hebben - voor het eerst van dichtbij - een heel seizoen bij Saturnus gezien, " zei Linda Spilker, Cassini-projectwetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië. "Het Saturnus-systeem ondergaat dramatische overgangen van winter naar zomer, en dankzij Cassini, we hadden een plaats op de eerste rang."

Saturnus

Tijdens zijn Solstice-missie, Cassini zag een gigantische storm uitbarsten en de planeet omcirkelen. Het ruimtevaartuig zag ook het verdwijnen van blauwere tinten die in het hoge noorden waren blijven hangen toen zich daar lentenevels begonnen te vormen. De nevelen zijn een van de redenen waarom kenmerken in de atmosfeer van Saturnus er meer gedempt uitzien dan die op Jupiter.

Gegevens van de missie lieten zien hoe de vorming van de nevelen van Saturnus verband houdt met de seizoensveranderingen van temperaturen en chemische samenstelling van de bovenste atmosfeer van Saturnus. Cassini-onderzoekers hebben ontdekt dat sommige van de sporen van koolwaterstofverbindingen daar - gassen zoals ethaan, propaan en acetyleen - reageren sneller dan andere op de veranderende hoeveelheid zonlicht in de loop van het jaar van Saturnus.

Onderzoekers waren ook verrast dat de veranderingen die Cassini op Saturnus waarnam, niet geleidelijk plaatsvonden. Ze zagen plotselinge veranderingen optreden, op specifieke breedtegraden in de gestreepte atmosfeer van Saturnus. "Uiteindelijk ondergaat een heel halfrond verandering, maar het komt er door deze sprongen op specifieke breedtegraden op verschillende tijdstippen in het seizoen, " zei Robert West, een Cassini-beeldvormingsteamlid bij JPL.

ringen

Na de equinox en verdergaand naar de noordelijke zomerzonnewende, de zon rees steeds hoger boven de noordzijde van de ringen. En als de zon hoger komt, het licht dringt dieper door in de ringen, ze te verwarmen tot de hoogste temperaturen die daar tijdens de missie zijn waargenomen. Het zonnewende zonlicht helpt Cassini's instrumenten te onthullen hoe deeltjes samenklonteren en of de deeltjes begraven in het midden van het ringvlak een andere samenstelling of structuur hebben dan die in de buitenste lagen van de ringen.

De veranderende hoek van Saturnus ten opzichte van de zon betekent ook dat de ringen tijdens de zonnewende met hun maximale hoeveelheid naar de aarde worden gekanteld. In deze geometrie Cassini's radiosignaal gaat gemakkelijker en zuiverder door de dichtste ringen, het verstrekken van nog betere gegevens over de ringdeeltjes daar.

Titan

Cassini heeft de grootste maan van Saturnus bekeken, Titan, veranderen met de seizoenen, met af en toe dramatische uitbarstingen van cloudactiviteit. Na het observeren van methaangaswolken rond de zuidpool van Titan in 2004, Cassini zag in 2010 gigantische stormen overgaan naar de evenaar van Titan. Hoewel er een paar noordelijke wolken begonnen te verschijnen, wetenschappers zijn sindsdien verbaasd over hoe lang het heeft geduurd voordat de wolkenactiviteit naar het noordelijk halfrond verschuift, weerbarstige klimaatmodellen die dergelijke activiteit hadden voorspeld, hadden enkele jaren eerder moeten beginnen.

"Waarnemingen van hoe de locaties van wolkenactiviteit veranderen en hoe lang dergelijke veranderingen duren, geven ons belangrijke informatie over de werking van de atmosfeer van Titan en ook over het oppervlak, aangezien regen- en windpatronen ook met de seizoenen veranderen, " zei Elizabeth Schildpad, een medewerker van het Cassini-beeldvormingsteam aan het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland.

In 2013, Cassini observeerde een plotselinge en snelle opbouw van nevel en sporen van koolwaterstoffen in het zuiden die voorheen alleen in het hoge noorden van Titan werden waargenomen. Dit gaf wetenschappers aan dat er een seizoensomkering gaande was, waarin de belangrijkste atmosferische circulatie van Titan van richting verandert. Deze circulatie leidde blijkbaar verse koolwaterstofchemicaliën van dichter bij de evenaar naar de zuidpool, waar ze veilig waren voor vernietiging door zonlicht toen die paal dieper in de winterschaduw bewoog.

Enceladus

Voor Enceladus, de belangrijkste seizoensverandering was het begin van de winterduisternis in het zuiden. Hoewel het betekende dat Cassini geen zonovergoten beelden meer kon maken van het geologisch actieve oppervlak, het ruimtevaartuig kon de hitte die van binnenuit Enceladus zelf kwam duidelijker waarnemen. Met de ijzige zuidpool van de maan in de schaduw, Cassini-wetenschappers hebben de temperatuur van het terrein daar kunnen volgen zonder zich zorgen te maken over de invloed van de zon. Deze waarnemingen helpen onderzoekers om de wereldwijde oceaan die onder het oppervlak ligt beter te begrijpen. Van het zuidpoolgebied van de maan, die verborgen oceaan spuit een torenhoge pluim van ijs en damp de ruimte in die Cassini rechtstreeks heeft bemonsterd.

Op weg naar de laatste mijlpaal

Als de zonnewende van Saturnus aankomt, Cassini bevindt zich momenteel in de laatste fase van zijn lange missie, noemde de Grand Finale. In de loop van 22 weken van 26 april tot 15 september, het ruimtevaartuig maakt een reeks dramatische duiken tussen de planeet en zijn ijzige ringen. De missie geeft nieuwe inzichten over het binnenste van de planeet en de oorsprong van de ringen, samen met beelden van dichter bij Saturnus dan ooit tevoren. De missie eindigt op 15 september met een laatste duik in de atmosfeer van Saturnus.