Злива з органічних молекул та новий радіаційний пояс: дослідники публікують нові знахідки Кассіні

Перед загибеллю у 2017 році космічний апарат Кассіні-Гюйгенс вперше занурився у проміжок між кільцями Сатурна та верхніми шарами атмосфери газового гіганта, де зареєстрував зливу з частинок космічного пилу, яку астрономи назвали “дощем кілець”.

Чимало припущень та ідей астрономів щодо цього дивного регіону Сонячної системи були спростовані новими даними, водночас, постало багато нових питань.

Одразу шість команд дослідників опублікували нові висновки 5 жовтня в журналі Science. Усі роботи спираються на дані, отримані під час Великого фіналу Кассіні.

Космічна спадщина Кассіні

У вересні 2017 року Кассіні витратив майже всі запаси палива, тому керівники місії вирішили спрямувати апарат до щільної атмосфери Юпітера, де він мав розпастися на частини та випаруватися. Але перш ніж зробити це, Кассіні здійснив 22 екстремально близьких прольоти біля атмосфери Сатурна.

Великий Фінал Кассіні. Джерело: NASA/JPL

Маючи обмежену кількість днів, дослідники вирішили в останнє скористатися можливостями космічного апарата та здобути справжнє “золото”. Кассіні пролетів в умовах, які не передбачали під час його розробки на Землі. Вперше за довгий час багаторічної місії, Кассіні увійшов до інтенсивного магнітного поля Сатурна, пролетів крізь крижані та тверді пилові частинки кілець та проскочив у проміжок між кільцями та хмарами Сатурна на швидкості понад 120 000 км на годину.

22 орбіти Великого фіналу Кассіні
22 орбіти Великого фіналу Кассіні (позначені блакитним). Кассіні вдалось “прослизнути” у проміжок шириною близько 2000 км. Джерело: NASA / Jet Propulsion Laboratory – Caltech

Кассіні підійшов до межі своїх можливостей як ніколи раніше, але нові відкриття показують, якими досконалими та потужними були його інструменти.

“Злива” з води та складних органічних сполук

В крихітних нанокристалах води, що випадають зливою на верхні шари сатурніанської атмосфери, дослідники зафіксували складні органічні сполуки. Досі вчені вважали, що вони містять воду та силікати, але виявилося, що ці кристали також містять метан, аміак, окис вуглецю, азот та вуглекислий газ.

“Вперше в історії частинки кілець Сатурна були проаналізовані інструментом, створеним людиною,”

коментує дослідження Саша Кемпф, співавтор нової роботи з Лабораторії атмосферної та космічної фізики (LASP) –

“Якби вам довелося спитати нас у минулому, чи це взагалі можливо, ми б відповіли вам: ‘без варіантів’.”

Впродовж восьми з 22 прольотів Аналізатор космічного пилу на борту Кассіні захопив понад 2700 заряджених частинок пилу з кілець. Дослідники підрахували, що такої інтенсивності достатньо, аби переносити близько однієї тонни матеріалу до атмосфери Сатурна щосекунди.

Шлях Кассіні до верхніх шарів атмосфери Сатурна. Джрело: NASA/JPL-Caltech

Ці частинки не падають в атмосферу планети, наче дощ, під дією гравітації. Натомість, вчені підозрюють, що вони рухаються вздовж силових ліній магнітного поля, ніби йо-йо.

Органічний мікс з Сатурна неабияк здивував дослідників, оскільки він значно відрізняється від органічних молекул, які раніше спостерігали на супутниках Сатурна – Енцеладі та Титані. Це означало, що має бути щонайменше три окремих джерела органічних молекул у системі Сатурна.

Схожий механізм на Марсі раніше описали нідерландські дослідники. Вони показали, що астероїди та комети відіграють значну роль у постачанні органічних молекул до поверхні Марса.

Інша команда дослідників також виявила інші частинки, які швидко переносяться до Сатурна в екваторіальній зоні. Ці частинки випадають з кілець значно швидше, ніж вважали вчені, – 10 тонн матеріалу щосекунди.

Команда Дональда Мітчелла з Університету Джона Гопкінса була здивована структурою та розміром космічного матеріалу, який зібрав Кассіні у проміжку між кільцями та атмосферою Сатурна. Розміри частинок пилу, на думку дослідників, мали змінюватись від малих до великих. Однак зразки виявилися крихітними. Деякі були у масштабах нанометрів, наче дим, що вказувало на якийсь невідомий процес, який призводив до перетирання великих частинок.

Електромагнітні зв’язки та новий радіаційний пояс

Кассіні також зафіксував досі невідомий електромагнітний зв’язок між Сатурном та його кільцями. Апарат зібрав дані про систему електричних струмів, яка взаємодіє з кільцями та верхніми шарами атмосфери планети.

Інша команда дослідників відкрила радіаційний пояс навколо Сатурна. Цей внутрішній пояс знаходиться значно ближче до газового гіганта та складається з заряджених частинок так само, як і наш пояс на Землі. Вчені встановили, що внутрішній радіаційний пояс Сатурна перетинає найменше внутрішнє кільце Сатурна. Однак, через розрідженість частинок у ньому, радіаційний пояс утримує стабільну структуру.

Інфографіка з кільцями Сатурна
Нові знахідки у даних Кассіні: хмари складних органічних молекул, що випадають на атмосферу; заряджені частинки пилу з внутрішнього кільця подорожують вздовж магнітних ліній; щойно відкрита система струмів та внутрішній радіаційний пояс; вимірювання майже нульового відхилення магнітного поля від вісі обертання. Джерело:NASA/JPL-Caltech

На відміну від інших планет Сонячної системи з магнітними полями, поле Сатурна майже збігається полюсами з віссю обертання планети. Нові дані показали, дивовижну точність – магнітне поле нахилене відносно вісі обертання Сатурна всього на 0.0095 градуса.

Парадокс полягає в тому, що згідно з сучасними уявленнями науковців про механізми формування магнітних полів у планет, Сатурн взагалі не має мати власного поля. Це справжня загадка, над якою фізикам доведеться попрацювати.

І наостанок, Кассіні вдалось записати джерела радіовипромінювання над магнітними полюсами газового гіганта. Зараз у розпорядженні дослідників удвічі більше даних з прямими вимірюваннями радіоджерел планети. Це одне з позаземних джерел радіохвиль, на якому науковці можуть дослідити механізм утворення радіохвиль в космосі. Так вони зможуть краще зрозуміти, що відбувається у Всесвіті в радіодіапазоні.

“Майже все у цій області виявилося несподіванкою,”

каже Лінда Шпілкер, дослідник з місії Кассіні у NASA –

“Через це було важливо туди дістатися, дослідити місце, де ми ще ніколи не були.”

Фото Землі Кассіні
Це історичне фото Кассіні зробив 19 липня 2013 року. На ньому одночасно видно кільця Сатурна у світлі Сонця та Землю, блакитну точку у правій нижній частині. Джерело: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute via AP

Аналіз даних з Кассіні буде продовжуватись у наступні роки. Поступово дослідники складуть пазл з повною картиною всього, що ми знаємо про величний Сатурн. Нам залишається чекати на нові публікації, адже здобутки Кассіні виявилися значно цікавішими, ніж ми сподівалися.

Science (2018). DOI: 10.1126/science.aat3185Science (2018): DOI: 10.1126/science.aat2236;

Оригінал Злива з органічних молекул та новий радіаційний пояс: дослідники публікують нові знахідки Кассіні було опубліковано на Science Ukraine.

Джерело та деталі: Злива з органічних молекул та новий радіаційний пояс: дослідники публікують нові знахідки Кассіні

Місія онлайн-видання Science Ukraine є амбітною та, водночас, важливою для всього суспільства – змінити уявлення про науково-популярну журналістику в Україні; ми створюємо сучасне українське науково-популярне медіа. Ми не абстрагуємось на поверхневій інформації зі ЗМІ, а формуємо та об’єднуємо джерела. Ми навчаємось та навчаємо.

Updated: 07.10.2018 — 15:47
2012 - 2018 © Іменка - RSS новини з сайтів України | Підтримка: Діал інформаційна система | Двигунець: Wordpress | Тема: Frontier