Als je een willekeurig persoon op het trottoir stopt en hen vraagt ​​wat hun favoriete planeet is, de kans is groot dat hun antwoord Saturnus zal zijn. De verbluffende ringen van Saturnus zijn een gedenkwaardig gezicht in elke telescoop in de achtertuin. Maar er is nog veel te leren over Saturnus, vooral over het unieke weer en de chemie van de planeet, evenals de oorsprong van zijn weelderige ringsysteem. Na de lancering in 2021, NASA's James Webb Space Telescope zal Saturnus observeren, zijn ringen, en familie van manen als onderdeel van een uitgebreid zonnestelselprogramma.

Dit onderzoek zal worden uitgevoerd via een programma voor gegarandeerde tijdwaarnemingen onder leiding van Heidi Hammel, een planetaire astronoom en executive vice president van de Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) in Washington, D.C. Hammel werd in 2002 door NASA geselecteerd als Webb Interdisciplinair Wetenschapper.

"Het doel van dit programma is om de mogelijkheden van Webb voor observaties van het zonnestelsel te demonstreren, inclusief het observeren van heldere objecten, bewegende objecten volgen, en vage doelen spotten naast heldere, " legde Hammel uit. "De gegevens zullen zo snel mogelijk beschikbaar worden gesteld aan de gemeenschap van het zonnestelsel om hen te laten zien dat Webb kan doen wat we hen hebben beloofd."

Webb gaat verder waar NASA's Cassini-ruimtevaartuig was gebleven. Cassini draaide 13 jaar om Saturnus, van 2004 tot de missie eindigde in 2017 toen het ruimtevaartuig in de atmosfeer van Saturnus stortte. Vanaf dat moment, programma's zoals het Outer Planet Atmospheres Legacy-programma van de Hubble Space Telescope en metingen op de grond waren de enige manier om Saturnus te volgen.

De seizoenen van Saturnus

Saturnus staat net als de aarde gekanteld om zijn as, en als een resultaat, het ervaart ook seizoenen terwijl het om de zon draait. Echter, aangezien het Saturnische jaar 30 aardse jaren lang is, elk seizoen duurt ongeveer 7-1 / 2 jaar. Cassini arriveerde tijdens de zomer van het zuidelijk halfrond (winter op het noordelijk halfrond). Nu is het zomer op het noordelijk halfrond. Astronomen zijn gretig op zoek naar seizoensveranderingen in de atmosfeer van Saturnus.

"Deze waarnemingen geven ons een volledige analyse van het Saturnus-systeem om te zien wat er is veranderd, om te zien hoe de seizoenen zijn geëvolueerd sinds Cassini's laatste glimpen en om mogelijkheden te benutten die Webb heeft die Cassini nooit heeft gedaan, " zei Leigh Fletcher van de Universiteit van Leicester, Engeland, een hoofdonderzoeker op het programma.

Eind 2010 een monsterstorm brak uit op het noordelijk halfrond van Saturnus. Het begon als een klein plekje maar groeide snel, tot eind januari 2011 het de planeet omsingelde. Astronomen waren verrast omdat dergelijke stormen zich normaal gesproken pas na de zomerzonnewende vormen, die plaatsvonden in 2017. Ze zullen uitkijken naar meer stormen terwijl het noordelijk halfrond van Saturnus tijdens de missie van Webb van de zomer naar de herfst beweegt.

Stormen zijn niet de enige atmosferische verschijnselen die Saturnus en de aarde delen. Saturnus ervaart ook aurora's, of noorder- en zuiderlicht. Die aurora's veroorzaken chemische veranderingen in de atmosfeer van Saturnus, sommige moleculen afbreken en nieuwe laten vormen. Webb zal zoeken naar handtekeningen van die ongewone chemie die gloeit op mid-infrarode golflengten, vooral in het noordpoolgebied.

Titan, De grootste maan van Saturnus

De grootste maan van Saturnus, Titan, zal ook onder de krachtige blik van Webb vallen. Titan is uniek omdat het de enige maan in ons zonnestelsel is met een substantiële atmosfeer. In feite, het is groter dan de planeet Mercurius. De atmosferische druk op Titan is ongeveer 50% groter dan op aarde. zoals de aarde, die atmosfeer bestaat voornamelijk uit stikstof, maar Titan heeft ook dampvormige koolwaterstoffen zoals methaan. Titan is ook veel kouder dan de aarde, met een oppervlaktetemperatuur van rond min 290° Fahrenheit (min 180° Celsius).

Binnen de atmosfeer van Titan, chemische reacties veranderen voortdurend de samenstelling ervan. Moleculen worden opgedeeld in hun bestanddelen zoals koolstof, waterstof, zuurstof en stikstof. Die atomen vormen nieuwe moleculen, die door de lucht sijpelen en zich vestigen op de pool die momenteel winter doormaakt.

"De atmosfeer van Titan is als een groot scheikundelab, " zei Conor Nixon van NASA's Goddard Space Flight Center, Groene riem, Maryland., een hoofdonderzoeker op het programma. Nixon en zijn collega's zullen Webb's Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) en Mid Infrared Imager (MIRI) gebruiken om deze moleculen veel gedetailleerder te bestuderen dan de instrumenten van Cassini toestonden.

Titan is ook het enige object in ons zonnestelsel naast de aarde met vloeibare zeeën en meren op het oppervlak. Terwijl de aarde een waterkringloop heeft waarin water verdampt, valt als regen, en stroomt langs rivieren naar de oceaan, Titan ervaart een vergelijkbare cyclus met methaan. Op Titaan, methaanregen snijdt rivierbeddingen door keihard waterijs voordat het in met teer begroeide zeeën stroomt. Cassini en zijn Huygens-sonde van de European Space Agency, die in 2004 op Titan landde, deed opmerkelijke ontdekkingen over deze Saturnusmaan. Webb zal de seizoensgebonden klimaatcycli van Titan bestuderen om ze te vergelijken met de modellen van astronomen.

"Titan heeft wolken en weer dat we in realtime kunnen zien veranderen. De chemie is heel anders dan die van de aarde, maar het is nog steeds biologisch, op koolstof gebaseerde chemie, " zei Stefanie Milam van NASA Goddard, een mede-onderzoeker op het programma.

Hoewel de levensduur van de missie van Webb na de lancering is ontworpen om minimaal 5-1 / 2 jaar te zijn, het kan mogelijk 10 jaar of langer duren. Als resultaat, het zou Saturnus kunnen zien gaan van de noordelijke zomer via de herfst-equinox en terug naar de zuidelijke lente. Dat zou bijna "de cirkel rondmaken" die begon toen Cassini tijdens de zuidelijke zomer arriveerde.

"We zullen echt een heel Saturnus-jaar hebben afgelegd. Dat zou een behoorlijk eye-opening ervaring zijn, ' zei Fletcher.