چهار مورد که ما در مورد زحل بدست آوردیم؟!

کاسینی یک نمایش نهایی حماسی با مجموعه‌ای از مانورهای خطرناک را به جایی که هیچ فضاپیمایی پیش از آن نرفته بود، به نمایش گذاشت. در اینجا چند مورد جالب از کاسینی یاد گرفتیم.

تصور هنری از کاسینی که از طریق شکاف بین زحل و حلقه‌هایش فرو می‌رود. ناسا / JPL

پس از 13 سال ماموریت در سیاره زحل، کاسینی در تاریخ 15 سپتامبر 2017 خود را به جو زحل انداخت.

اما در مرحله نهایی عملیات، در حالی که این فضاپیما عملا در معرض سقوط قرار داشت، مهندسان ناسا مجموعه ای از مانورهایی را برای بررسی قلمرو قبلا ناشناخته طراحی کردند. کاسینی چندین بار بین حلقه ها و اتمسفر سیاره دور زد، به دور مناطق بیرونی حلقه ها پرواز کردد و از مناطق بلندپروازانه ای  که در آن شفق‌هایی سیاره دیده می شد، بازدید کرد.

همچنین به دور سیاره به طور مرتب چرخید، و مشاهدات منظمتری را در مورد تغییر ویژگیها مانند مگنتوسفر شلوغ سیاره ارائه داد. الیاس روسوس (موسسه ماکس پلانک برای تحقیق در مورد سیستم‌های خورشیدی، آلمان) می‌گوید: “مدارهای بزرگ به ما اجازه دادند که به مقادیر ناشناخته دسترسی پیدا کنیم.” “نوع داده ها به اکتشافاتی منجر شد، و من معتقد هستم که هنوز بسیاری از اکتشافات در آینده وجود خواهند داشت.”

در 5 اکتبر Science، شش مقاله تحقیقاتی جدید، جزئیات آنچه را که محققان در سال گذشته دریافت کرده اند، به لطف مانورنهایی کاسینی منتشر کرد. در اینجا چندین کشف وجود دارد:

1. حلقه‌ها از سوپ منجمد مواد شیمیایی ساخته شده است
اندازه‌گیری های از راه دور قبلی نشان داده‌اند که حلقه‌ها بیشتر از دانه‌های یخ آب ساخته شده است. با این حال، دستورالعمل کامل به صورت یک رمز و راز باقی مانده بود. در طول انتحار بزرگ خود، کاسینی نمونه ای از قطراتی را که از حلقه‌ها به روی سیاره می‌افتاد، را جمع آوری و تجزیه و تحلیل کرد، پدیده‌ای به نام “باران حلقه”.

Hunter Waite (موسسه تحقیقات جنوب غربی)، اولین نویسنده یکی از مقالات جدید، می‌گوید: “ما فقط بخار و قطره‌های آب را انتظار داشتیم ولی متان، مولکول نیتروژن و دی اکسید کربن را دیدیم.” کاسینی همچنین آمونیاک و ترکیبات آلی را که به دانه‌های یخ زده در مقیاس نانو تقسیم شده‌اند، را شناسایی کرد.

محققان هنوز نمی‌دانند این ترکیب نماینده تمام حلقه‌ها یا تنها درونی‌ترین آنها باشد، که ممکن است توسط تعاملات با سیاره یا دیگر اعضای منظومه شمسی مانند دنباله‌دارها پدید آمده باشد. به صورت متناوب، حلقه‌ها ممکن است  باقی مانده گاز و گرد و غبار اطراف خورشید باشد که از آن سیاره ها تشکیل شده است. یا شاید فرآیندهای ناشناخته ای وجود دارد که حلقه ها را تشکیل و نگهداری می کنند و آنها را با این مواد شیمیایی تغذیه می کنند.

2. بیشتر از باران، آن بارشی عظیم است.

تصویر حلقه D زحل
این تصویر از کاسینی، حلقه D  زحل را نشان می‌دهد، درونی‌ترین حلقه که در کنار سایر سیستم‌های حلقه قابل مشاهده است.
ناسا / JPL-Caltech / موسسه علوم فضایی

مقدار مواد ورودی از طریق حلقه ها به زحل بسیار بالاتر – حداقل 10 بار بیشتر – از مقدار پیش بینی شده است. بیشتر این مواد به نظر می رسد از ناحیه‌های درونی حلقه D است. همانطور که حلقه ها در اطراف این سیاره چرخش می کنند، آنها دانه‌های یخ را با ترکیب شیمیایی که قبلا شرح داده شد، شارژ می‌کنند. ستاره‌شناسان مقدار 10 تن مواد در ثانیه را محاسبه کردند. بیش از میلیون ها سال، این باران می‌تواند ترکیب اتمسفر استوایی زحل را تغییر دهد.

محققان همچنین مشاهده کردند که دانه‌ها به عنوان یک منبع ترجیحی یک حلقه D68، یک منطقه روشن از حلقه D هستند که ممکن است توسط یک برخورد با یک شیء عبوری مانند یک دنباله تغییر یافته باشد.

این باعث شده است که ستاره شناسان نظرات خود را درباره طول عمر حلقه بررسی کنند. Waite می گوید: “در حال حاضر  اگر حلقه D، توسط حلقه C شارژ نشود، در چند میلیون سال ناپدید می شود.” این بدان معنی است که در برخی مواقع حلقه‌ها ممکن است ناپدید شوند، مگر اینکه توسط یک مکانیسم ناشناخته تجدید شوند.

3. یک کمربند تابشی بین حلقه ها و جو وجود دارد
اکثر سیارات با میدان مغناطیسی مانند زمین، توسط کمربندهای تابشی احاطه شده‌اند که ذرات باردار را جذب می کنند. در مورد زحل محققان قبلا در مورد کمربندهای تابشی موجود در خارج از حلقه ها اطلاعات داشتند. دانشمندان مظنون هستند که زحل می تواند یک کمربند اضافی تابشی بین سیاره و حلقه ها داشته باشد، اما تا به حال هرگز قادر به تشخیص آن نشده اند.

روسوس می گوید: “ما می دانستیم که فرایندهایی وجود دارد که می توانند ذرات انرژی بالایی را در نزدیکی زحل پیدا کنند.” “اما هر ذره باردار که بین زحل و حلقه های آن تزریق شده است، باید در برابر اثرات با مولکول های اتمسفر سیاره و گرد و غبار در حلقه D زحل، که انرژی آن را کاهش می دهد، مبارزه کند.”

تصویر کمربندهای تابشی زحل
یک تصویر از کمربندهای تابشی زحل. کمربند تابشی در حلقه ها
دیدار در پایان عملیات کاسینی. MPS، JHU-APL

با این وجود، کاسینی کمربند پروتونهای شارژشده را فقط بالای جو تشخیص داد. این حلقه جدید به علت حضور حلقه D68، که پروتونها را جذب می کند، به دو بخش تقسیم می شود. با این حال، یک حلقه دیگری به نام D72 وجود دارد که به نظر نمی رسد بر روی کمربند تاثیر بگذارد.

4. مانند زمین، شفق‌های قطبی می‌توانند انتشارات رادیویی تولید کنند
در طی عبور کاسینی از روی مگناتوسفر زحل، اثرات رادیویی را از ذراتی که شفق‌های قطبی را تولید می کنند اندازه گیری کرد. شفق‌های قطبی زحل در برخی جهات شبیه به نوع زمینی آن است: ذرات شارژ شده در امتداد خطوط میدان مغناطیسی و برخی از اتمها را تحت تاثیر قرار می‌دهد. با این حال، در زحل، نور آفتاب از اتم هیدروژن برانگیخته می شود، نه از اکسیژن و نیتروژن.

در زمین، ذرات شارژ شده که موجب ایجاد شفق قطبی می شوند، می توانند پدیده های مختلفی را در زمانی که در جو بالایی زمین هستند، ایجاد کنند. در یک ارتفاع خاص آنها پلاسمای مغناطیسی را تجربه می کنند. خطوط میدان مغناطیسی الکترون ها را تسری می دهند که انرژی خود را به امواج رادیویی انتقال دهند.

محققان اکنون نشان داده اند که این انتشارات رادیویی هم در زحل وجود دارد. آنها منابع رادیویی فرکانس پایین را بین 10 کیلوهرتز تا 20 کیلوهرتز اندازه گیری کردند که چند صد هزار کیلومتر بالاتر از جو آن تولید شده‌اند. آنها همچنین مشاهده کردند که این انتشارات با گذشت زمان تغییر می کند و نشان می دهد که چگالی پلاسما به طور محلی تغییر می کند. لورنت لامی (رصدخانه پاریس، فرانسه) می گوید: “اینکه چرا تراکم پلاسما با گذر زمان بسیار متفاوت است، تا کنون به عنوان یک سوال باقی مانده است.”

منبع: https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/four-things-we-now-know-about-saturn/