University of Colorado w zbudowanym przez Bouldera instrumencie jadącym statkiem kosmicznym Cassini-Huygens służy do rozróżniania obiektów w pierścieniach Saturna mniejszych niż boisko do piłki nożnej, dzięki czemu są dwa razy bardziej ostre niż jakiekolwiek wcześniejsze obserwacje pierścienia.
Joshua Colwell z CU-Boulder's Laboratory for Atmospheric and Space Physics powiedział, że obserwacji dokonano za pomocą spektrografu obrazowania ultrafioletowego lub UVIS, gdy Cassini znajdowało się około 4,2 miliona mil, czyli 6,75 miliona kilometrów od Saturna w lipcu. Saturn okrąża Słońce około 1 miliarda mil od Ziemi.
Colwell i jego koledzy zastosowali technikę znaną jako okultyzm gwiazdowy, aby zobrazować cząsteczki pierścienia, kierując instrument przez pierścienie w kierunku gwiazdy, Xi Ceti. Wahania światła gwiazd przechodzącego przez pierścienie dostarczają informacji o strukturze i dynamice cząstek w nich, powiedział Colwell, członek zespołu naukowego UVIS.
Porównał system Saturna do gigantycznego zapisu fonograficznego, z planetą pośrodku i pierścieniami rozciągającymi się na zewnątrz ponad 40 000 mil, czyli 64 000 kilometrów. Powiedział, że wielkość cząstek pierścienia jest różna, od drobinek kurzu po góry, przy czym większość waha się między kulkami i głazami.
Obserwacje Cassiniego pokazują dramatyczne różnice w liczbie cząstek pierścienia na bardzo małych odległościach, powiedział Colwell. Cząsteczki w poszczególnych pierścieniach są ściśle powiązane ze sobą, a ilość materiału gwałtownie spada na krawędzi pierścienia.
„Nowe obserwacje pokazują, że niektóre krawędzie pierścienia są bardzo ostre” - powiedział Colwell. Ostre krawędzie małych pierścieni są szczególnie widoczne w pierścieniu C i w tak zwanym podziale Cassini po obu stronach jasnego pierścienia B, największego pierścienia Saturna.
Obserwacje Cassini z UVIS pokazują, że odległość między obecnością i nieobecnością materiału orbitującego na niektórych krawędziach pierścienia może wynosić zaledwie 160 stóp lub 50 metrów, mniej więcej na długości typowego komercyjnego odrzutowca, powiedział.
Ostre krawędzie ilustrują dynamikę, która ogranicza procesy pierścieniowe w porównaniu z ich naturalną tendencją do rozprzestrzeniania się w pobliskiej, pustej przestrzeni, powiedział Colwell. „Natura nie znosi próżni, więc prawdopodobnie grawitacja z pobliskiego małego księżyca i trwające zderzenia meteoroidów ograniczają cząsteczki w pierścieniu.”
Colwell przedstawił swoje odkrycia podczas 36. dorocznego spotkania Division of Planetary Sciences Meeting, które odbyło się w Louisville, Ky., 8 listopada do 12 listopada.
Powiedział, że proces okultystyczny gwiazd przy użyciu UVIS pokazuje również widoki w wysokiej rozdzielczości kilku fal gęstości widocznych w pierścieniach, w tym również tego, który wcześniej nie był badany. Fale gęstości są falowymi cechami w pierścieniach wywołanymi wpływem księżyców Saturna - w tym przypadku małego księżyca Janusa.
„Małe księżyce w pobliżu pierścieni Saturna mieszają cząsteczki pierścienia za pomocą siły grawitacji” - powiedział Colwell. Powiedział, że w niektórych miejscach w pierścieniach, znanych jako rezonanse, orbita określonego księżyca dopasowuje się do orbity niektórych cząstek pierścienia w sposób, który usprawnia proces mieszania.
Powiedział, że fale gęstości, które przypominają ciasno zwiniętą spiralę, podobnie jak rowek w zapisie fonograficznym, powoli rozprzestrzeniają się od rezonansu w kierunku wstrząsającego księżyca. „Może to wytworzyć falę w pierścieniu, która wygląda jak zmarszczka w stawie” - powiedział Colwell.
„Kształty tych szczytów i dolin fal pomagają naukowcom zrozumieć, czy cząsteczki pierścienia są twarde i sprężyste, jak piłka golfowa, czy też miękkie i mniej sprężyste, jak piłka śnieżna” - powiedział Colwell. Zauważył, że do ustalenia masy i grubości pierścieni planety wykorzystano analizę fali gęstości przeprowadzoną przez naukowców zaangażowanych w misję NASA Voyager 2, która odwiedziła Saturna w 1981 roku.
Misja Cassini-Huygens to wspólny projekt NASA, Europejskiej Agencji Kosmicznej i Włoskiej Agencji Kosmicznej. Jet Propulsion Laboratory, oddział California Institute of Technology w Pasadenie, zarządza misją Cassini-Huygens dla Dyrekcji Misji Naukowej NASA w Waszyngtonie, D.C.
CU-Boulder Profesor Larry Esposito z LASP jest głównym badaczem 12-milionowego instrumentu UVIS, zaprojektowanego i zbudowanego dla JPL w CU-Boulder.
Oryginalne źródło: CU Boulder News Release
