Toen NASA's Cassini in zijn laatste jaar dicht bij Saturnus dook, het ruimtevaartuig gaf ingewikkelde details over de werking van de complexe ringen van Saturnus, nieuwe analyse blijkt.

Hoewel de missie eindigde in 2017, wetenschap blijft vloeien uit de verzamelde gegevens. Een nieuw artikel gepubliceerd op 13 juni in Wetenschap beschrijft resultaten van vier Cassini-instrumenten die de grootste waarnemingen van de hoofdringen ooit hebben gedaan.

Bevindingen omvatten fijne details van functies die zijn gebeeldhouwd door massa's die in de ringen zijn ingebed. Texturen en patronen, van klonterig tot stroachtig, spring uit de afbeeldingen, vragen stellen over de interacties die hen hebben gevormd. Nieuwe kaarten onthullen hoe kleuren, chemie en temperatuurverandering over de ringen.

Als een planeet in aanbouw in een schijf van protoplanetair materiaal, kleine manen ingebed in de ringen van Saturnus (genaamd A tot en met G, in volgorde van hun ontdekking) interageren met de deeltjes om hen heen. Op die manier, het artikel levert verder bewijs dat de ringen een venster vormen naar de astrofysische schijfprocessen die ons zonnestelsel vormen.

De waarnemingen verdiepen ook het begrip van wetenschappers van het complexe Saturnus-systeem. Wetenschappers concluderen dat aan de buitenrand van de hoofdringen, een reeks vergelijkbare door impact gegenereerde strepen in de F-ring hebben dezelfde lengte en oriëntatie, waaruit blijkt dat ze waarschijnlijk werden veroorzaakt door een zwerm impactoren die allemaal tegelijkertijd de ring raakten. Dit laat zien dat de ring wordt gevormd door materiaalstromen die om Saturnus zelf draaien in plaats van, bijvoorbeeld, door kometenpuin (bewegend rond de zon) dat toevallig in de ringen botst.

"Deze nieuwe details van hoe de manen de ringen op verschillende manieren vormgeven, bieden een venster op de vorming van het zonnestelsel, waar je ook schijven hebt die evolueren onder invloed van massa's die erin zijn ingebed, " zei hoofdauteur en Cassini-wetenschapper Matt Tiscareno van het SETI Institute in Mountain View, Californië.

Blijvende mysteries

Tegelijkertijd, nieuwe puzzels zijn ontstaan ​​​​en oude mysteries zijn verdiept met het nieuwste onderzoek. De close-up ringbeelden brachten drie verschillende texturen in beeld:klonterig, glad en streperig - en maakte duidelijk dat deze texturen voorkomen in banden met scherpe randen. Maar waarom? Op veel plaatsen zijn de riemen niet verbonden met ringkenmerken die wetenschappers tot nu toe hebben geïdentificeerd.

"Dit vertelt ons dat de manier waarop de ringen eruitzien niet alleen een functie is van hoeveel materiaal er is, Tiscareno zei. "Er moet iets anders zijn aan de eigenschappen van de deeltjes, misschien van invloed op wat er gebeurt als twee ringdeeltjes botsen en van elkaar afkaatsen. En we weten nog niet wat het is."

De geanalyseerde gegevens zijn verzameld tijdens de Ring Grazing Orbits (december 2016 tot april 2017) en de Grand Finale (april tot september 2017), toen Cassini net boven de wolkentoppen van Saturnus vloog. Toen het ruimtevaartuig bijna geen brandstof meer had, het missieteam heeft het in september 2017 opzettelijk in de atmosfeer van de planeet gestort.

Cassini's Visible and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) onthulde nog een mysterie. De spectrometer, die de ringen in zichtbaar en nabij-infrarood licht afbeeldde, identificeerde ongewoon zwakke waterijsbanden in het buitenste deel van de A-ring. Dat was een verrassing, omdat het gebied bekend staat als zeer reflecterend, wat meestal een teken is van minder vervuild ijs en dus sterkere waterijsbanden.

De nieuwe spectrale kaart werpt ook licht op de samenstelling van de ringen. En hoewel wetenschappers al wisten dat waterijs het hoofdbestanddeel is, de spectrale kaart sloot detecteerbaar ammoniakijs en methaanijs als ingrediënten uit. Maar het ziet ook geen organische verbindingen - een verrassing, gezien het organische materiaal dat Cassini heeft ontdekt dat het van de D-ring in de atmosfeer van Saturnus stroomt.

"Als organische stoffen er in grote hoeveelheden zouden zijn - tenminste in de belangrijkste A, B- en C-ringen - we zouden ze zien, " zei Phil Nicholson, Cassini VIMS-wetenschapper van de Cornell University in Ithaca, New York. "Ik ben er nog niet van overtuigd dat ze een belangrijk onderdeel zijn van de hoofdringen."

Het onderzoek luidt het begin in van het volgende tijdperk van de Cassini-wetenschap, zei Jeff Cuzzi van NASA's Ames Research Center, die sinds de jaren 70 de ringen van Saturnus bestudeert en de interdisciplinaire wetenschapper is voor ringen op de Cassini-missie.

"We zien zoveel meer, en dichterbij, en we krijgen nieuwe en interessantere puzzels, " zei Cuzzi. "We zijn net bezig met de volgende fase, die nieuw aan het bouwen is, gedetailleerde modellen van ringevolutie - inclusief de nieuwe onthulling van Cassini-gegevens dat de ringen veel jonger zijn dan Saturnus."

De nieuwe waarnemingen geven wetenschappers een nog intiemer beeld van de ringen dan voorheen, en elk onderzoek onthult nieuwe complexiteiten, zei Cassini-projectwetenschapper Linda Spilker, gebaseerd op NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië.

"Het is alsof je de stroom nog een tandje hoger zet dan wat we in de ringen konden zien. Iedereen heeft nu een duidelijker beeld gekregen van wat er aan de hand is, "Zei Spilker. "Het krijgen van die extra resolutie beantwoordde veel vragen, maar er blijven zo veel verleidelijke over."