Ir pagājuši gandrīz četrdesmit gadi kopš Voyager 1 un 2 misijas apmeklēja Saturna sistēmu. Kad zondes lidoja ar gāzes gigantu, viņi varēja uzņemt dažus satriecošus, augstas izšķirtspējas attēlus no planētas atmosfēras, tās daudzajiem pavadoņiem un tās ikoniskās gredzenu sistēmas. Turklāt zondes arī atklāja, ka Saturns lēnām zaudē savus gredzenus tādā ātrumā, kāds tos redzētu aiziet aptuveni 100 miljonu gadu laikā.
Pavisam nesen Cassini Orbiters apmeklēja Saturna sistēmu un vairāk nekā 12 gadus pavadīja, pētot planētu, tās pavadoņus un gredzenu sistēmu. Un saskaņā ar jauniem pētījumiem, kuru pamatā ir Cassini’s datiem, šķiet, ka Saturns zaudē savus gredzenus ar maksimālo ātrumu, ko prognozēja Voyager misijas. Saskaņā ar pētījumu, Saturna gredzenus gāza gāzes gigants tādā ātrumā, kas nozīmē, ka tie varētu pazust mazāk nekā 100 miljonu gadu laikā.
Pētījums, kas nesen parādījās žurnālā Ikara, tika vadīts Džeimss O’Donoghue no NASA Goddard kosmisko lidojumu centra un tajā bija locekļi no NASA reaktīvo dzinēju vilces laboratorijas, Kosmosa fizikas centra, Kosmosa pētījumu korporācijas, Lesteras universitātes un Londonas universitātes koledžas.
Saskaņā ar Voyager zondes 1980. un 1981. gadā, ledus daļiņas no Saturna gredzeniem ievelk planētas gravitācija pēc pakļaušanas Saturna magnētiskajam laukam - kas pārvērš tos putekļainā “gredzenu lietū” Saturna augšējā atmosfērā. Bet kā Džeimss Donahjū norādīja nesenā NASA paziņojumā presei, situācija var būt sliktāka, nekā sākotnēji tika uzskatīts:
“Mēs lēšam, ka šis“ gredzenveida lietus ”izvada tādu ūdens daudzumu ūdens, kas pusstundas laikā no Saturna gredzeniem varētu piepildīt olimpiskā izmēra peldbaseinu. Tikai tā visa gredzenu sistēma pazudīs 300 miljonu gadu laikā, bet tam pievieno vēl Cassini kosmosa kuģa izmērīto gredzenu materiālu, kas atrodas Saturna ekvatorā, un gredzeniem ir mazāk nekā 100 miljoni gadu, lai dzīvotu. Tas ir salīdzinoši īss, salīdzinot ar Saturna vecumu, kas pārsniedz 4 miljardus gadu. ”
Cassini pētīja Saturna gredzena materiāla zaudēšanu Grande Finale ietvaros, kur kosmosa kuģis iztērēja atlikušo degvielu, vadot 22 orbītas starp Saturnu un tā gredzeniem. Tas bija nozīmīgs sasniegums, jo Cassini kuģis devās tur, kur neviens kosmosa kuģis nekad nav uzdrošinājies doties, un tas nebija pat paredzēts lidot šajā vidē.
Tomēr, Cassini varēja iegūt informāciju, kas apstiprināja Voyager zondes, kas novērotas pirms gadu desmitiem, kā arī sniedz atbildi uz senu noslēpumu par Saturna gredzeniem. Pamatā zinātnieki ilgi domājuši, vai Saturns izveidojies ar saviem gredzeniem vai ieguvis tos vēlāk dzīvē. Šis jaunais pētījums norāda, ka, iespējams, ir pēdējais scenārijs un ka Saturns tos ieguva salīdzinoši nesen savā vēsturē.
Pēc viņu pētījuma, O'Donahue un viņa kolēģi lēsa, ka Saturna gredzenu sistēma, visticamāk, nav vecāka par 100 miljoniem gadu, jo būtu vajadzīgs tik ilgs laiks, lai C-gredzens pārietu no tikpat blīva kā B-gredzens līdz tam, uz ko tas ir šodien. Šajā sakarā, skaidro O’Donoghue, cilvēcei ir paveicies atrasties laikā, kad gredzeni vēl atradās:
“Mums ir paveicies, ka atrodamies apkārt, lai redzētu Saturna gredzenu sistēmu, kas, šķiet, ir sava mūža vidū. Tomēr, ja gredzeni ir īslaicīgi, iespējams, mēs tikko aizmirsām redzēt Jupitera, Urāna un Neptūna milzu gredzenu sistēmas, kurām mūsdienās ir tikai plānas gredzeni! ”
Kā minēts, pirmie mājieni par “gredzenu lietus” nāca no Voyager misijas, kas izrietēja no novērojumiem par to, kas tika uzskatīts par trim nesaistītām parādībām. Tajos ietilpa Saturna elektriski lādētās jonosfēras variācijas, Saturna gredzenu blīvuma izmaiņas un šauras tumšas joslas, kas apņem planētu ziemeļu vidus platuma grādus.
1986. gadā Džeks Konnernijs - NASA Goddard kosmosa centra pētnieks un nesenā pētījuma līdzautors - publicēja pētījumu, kas šīs tumšās joslas sasaistīja ar Saturna magnētiskā lauka formu. Īsumā viņš ierosināja, ka elektriski uzlādētas ledus daļiņas no Saturna gredzeniem plūst pa neredzamām magnētiskā lauka līnijām un tiek nogulsnētas kā ūdens Saturna augšējā atmosfērā.
Šīs daļiņas, pēc Konnernija teiktā, elektriski uzlādējās vai nu ar Saules ultravioleto starojumu, vai ar plazmas mākoņiem, ko izraisīja mikrometeoroīdi, kas bombardēja gredzenus. Kad tas notiks, daļiņas jutīs Saturna magnētiskā lauka pievilkšanu un Saturna gravitācija viņus ievilks pa lauka līnijām, kas nogulsnēs tās atmosfēras augšējā daļā.
Pēc tam šīs ledus daļiņas iztvaikotu un ķīmiski mijiedarbotos ar Saturna jonosfēru, un tas novestu to, ka stratosfērā tiktu nokausēta migla. Šīs zonas atspoguļotajā gaismā šķitīs tumšākas, tādējādi radot aptumšotu joslu izskatu Saturna atmosfērā. Cits iznākums būtu palielināts elektriski lādētu daļiņu, kas pazīstamas kā H3 + joni, (kas sastāv no trim protoniem un divām vēlēšanām) mūža ilgums.
Šo jonu klātbūtne ļāva O’Donoghue un viņa komandai apstiprināt Konnernija teoriju. Izmantojot Keka teleskopu, komanda spēja novērot šos jonus Saturna ziemeļu un dienvidu puslodēs, pateicoties tam, kā tie mirdz infrasarkanajā spektrā (kas notiek, kad tie mijiedarbojas ar saules gaismu). Šīs joslas tika novērotas vietās, kur planētas iekšpusē nonāk magnētiskā lauka līnijas, kas krustojas gredzena plaknei.
Pēc tam viņi analizēja gaismu, lai noteiktu lietus daudzumu, kas mijiedarbojas ar Saturna jonosfēru, un tas norāda, cik lielā mērā ledus daļiņas tika izvilktas no Saturna gredzeniem. Viņi atrada, ka tas atbilst augstām vērtībām, kuras Konnernijs un viņa kolēģi atzina viņu 1986. gada pētījumā.
Komanda arī atklāja kvēlojošu joslu augstākā platumā dienvidu puslodē, kas mēdz būt vieta, kur Saturna magnētiskais lauks krustojas ar Enceladus orbītu. Kādu laiku astronomi ir zinājuši, ka par Saturna E-gredzena papildināšanu atbild geizeri, kas periodiski izceļas no Enceladus dienvidu polārā reģiona (kas ir ģeoloģiskās aktivitātes rezultāts interjerā).
Šis jaunākais atradums norāda, ka dažas ledus daļiņas, kuras izstaro Enceladus, līst arī uz Saturna, kas arī veicina planētas tumšo joslu veidošanos. Kā norādīja Connerney:
“Tas nebija pilnīgs pārsteigums. Mēs arī identificējām Enceladus un E-gredzenu kā lielu ūdens avotu, pamatojoties uz vēl vienu šauru tumšu joslu tajā vecajā Voyager attēlā. ”
Raugoties nākotnē, komanda vēlas redzēt, kā mainās gredzenveida lietus sezonālo pārmaiņu rezultātā Saturnā. Saturna orbitālais periods, kas ir 29,4 gadi, izraisa tā gredzenu iedarbību dažādās pakāpēs saules. Tā kā UV staru iedarbība uzlādē ledus graudus gredzenā un liek tiem mijiedarboties ar Saturna magnētisko lauku, mainīgajiem ekspozīcijas līmeņiem vajadzētu tieši ietekmēt gredzenu lietus daudzumu atmosfēras augšējā daļā.
Šie atklājumi, kas liek zinātniekiem pārdomāt iepriekš pieņemtos pieņēmumus par Saturna sistēmu, ir tikai pēdējais atklājums, kas nāk no Cassini misija. Kaut arī orbiters savu misiju beidza pirms diviem gadiem, ietriecoties Saturna atmosfērā, dati, ko tas ir atsūtījis, joprojām izaicina dažas vecākas teorijas par Saturnu, vienlaikus apstiprinot citus.
Noteikti pārbaudiet šo Saturna pazušanas gredzenu animāciju, pateicoties NASA Goddard kosmosa centram:
