Cassini í tíu ár við Satúrnus

Sævar Helgi Bragason 29. jún. 2014 Fréttir

Hinn 30. júní 2014 er áratugur liðinn frá því að Cassini geimfar NASA fór á braut um Satúrnus. Í tíu ár hefur geimfarið bylt þekkingu okkar á reikistjörnunni sjálfri, hringunum og tunglunum

  • Cassini í tíu ár við Satúrnus

Hinn 30. júní 2014 er áratugur liðinn frá því að Cassini geimfar NASA fór á braut um Satúrnus. Á þessum tíu árum hefur geimfarið bylt þekkingu okkar á reikistjörnunni, hringum hennar og tunglum og mun, ef allt gengur að óskum, halda uppteknum hætti næstu þrjú ár.

Cassini geimfar NASA og evrópska könnunarfarið Huygens komu til Satúrnusar hinn 30. júní 2004 eftir sjö ára ferðalag frá Jörðinni. Í hönd fór fjögurra ára rannsóknarleiðangur sem heppnaðist svo framúrskarandi vel að NASA hefur framlengt verkefnið í þrígang. Fyrir vikið hafa vísindamenn fengið betri sýn á árstíðabreytingar á reikistjörnunni eftir að hafa náð að fylgjast með henni í þriðjung af ferðatíma hennar um sólina.

Á þeim tíu árum sem liðin eru hefur Cassini sent til Jarðar mörg hundruð gígabæti af gögnin sem leitt hafa til birtinga á meira en 3000 ritrýndum vísindagreinum. Á meðal tíu helstu uppgötvana Cassini-Huygens leiðangursins eru:

1. Huygens lendir á Títan

Fyrsta myndin af yfirborði Títans var tekin 14. janúar 2005.
Fyrsta myndin af yfirborði Títans var tekin 14. janúar 2005. Í myndinni sjást litlir ísjakar. Mynd: NASA/JPL/ESA/University of Arizona

Lending evrópska könnunarfarsins Huygens á Títan í janúar 2005 markaði tímamót í geimkönnunarsögunni. Aldrei áður hafði geimfar lent á hnetti í ytra sólkerfinu og jafn langt frá Jörðinni. Huygens kanninn sveif niður til yfirborðsins á 2 klukkustundum og 27 mínútum og gerði á þeim tíma mælingar á lofthjúpi tunglsins og tók myndir af yfirborðinu. Í lofthjúpnum fanst súpa flókinna vetniskola, þar á meðal bensen. Huygens gerði líka fyrstu staðbundnu hitastigsmælingarnar á lofthjúpnum.

2. Virkir gosstrókar frá Enkeladusi

Gosstrókar við suðurpól Enkeladusar
Vatnsís stígur upp úr yfirborði ístunglsins Enkeladusar. Mynd: NASA/JPL/Space Science Institute

Þegar Cassini flaug framhjá ístunglinu Enkeladusi sáust óvænt miklir gosstrókar stíga upp úr sprungum á suðurhvelinu. Uppgötvunin var svo óvænt að leiðangursstjórar endurskipulögðu ferðalög Cassinis um Satúrnus til að kanna þá nánar. Uppgötvunin varð svo enn mikilvægari þegar Cassini fann vatn í stórkunum og sölt. Líf eins og við þekkjum það er háð vatni, svo leit að lífi í geimnum náði skyndilega til Enkeladusar líka. Nýlega var tiltkynnt um uppgötvun á hafi eða miklu stöðuvatni undir yfirborði Enkeladusar sem gerir tunglið að einum forvitnilegasta stað sólkerfisins.

3. Virkni í hringum Satúrnusar

Lítið ístungl í myndun í A-hring Satúrnusar
Hungsalegt tungl í mótun í jaðri A-hrings Satúrnusar. Mynd: NASA/JPL/Space Science Institute

Cassini geimfarið hefur gert vísindamönnum kleift að fylgjast náið með breytingum í hvikulu hringakerfi Satúrnusar. Myndavélar geimfarsins hafa meðal annars komið auga á skrúfulaga myndanir í hringunum, hugsanlega séð nýtt tungl í myndun og fylgst með einum virkasta hring sólkerfisins, F-hringnum.

4. Regn, ár, vötn og höf á Títan

Norðurpóll Títans
Títan er eini staðurinn í sólkerfinu fyrir utan Jörðina sem vitað er að hefur stöðugan vökva á yfirborðinu. Stöðuvötnin úr blöndu etans og metans koma vel fram á ratsjármyndum. Mynd: NASA/JPL/Space Science Institute

Ratsjármyndir og ljósmyndir í sýnilegu og innrauðu ljósi sýna að tunglið Títan er ótrúlega líkur Jörðinni. Á myndunum sjást merki um veðrun og rof af völdum vinds og vökva, blöndu metans og etans, sem fellur sem regn á yfirborðið, myndar árfarvegi, stöðuvötn og höf.

5. Rannsóknir á storminum mikla á norðurhveli Satúrnusar árin 2010-11

Þróun risastorms á norðurhveli Satúrnusar
Þróun risastorms á norðurhveli Satúrnusar milli 2010 og 2011. Cassini tók myndirnar úr rúmlega tveggja milljóna km fjarlægð. Mynd: NASA/JPL/Space Science Institute

Síðla árs 2010 braust út mikill stormur í annars fremur rólegum lofthjúpi Satúrnusar. Stormur af þessu tagi birtist venjulega á 30 ára fresti en var nú 10 árum fyrr á ferðinni. Fyrir vikið var Cassini í bestu aðstöðu til að fylgjast með honum. Innan mánaðar eftir að stormurinn gaus upp hafði hann umvafið reikistjörnuna. Í honum hækkaði hitastigið um 65 gráður yfir meðaltal lofthjúpsins en það er mesta hitastigshækkun sem mælst hefur á nokkurri reikistjörnu. Einnig fundust sameindir í storminum sem höfðu aldrei fundist áður í efri hluta lofthjúpsins. Stormurinn leystist upp skömmu eftir að hann beit í skottið á sjálfum sér, innan við ári eftir að hann braust út.

6. Lengd dagsins á Satúrnusi enn ókunn

Breytingar á útvarpsgeislunarmynstri á Satúrnusi sem kallast Kílómetrageislun Satúrnusar eins og Cassini mælir hana
Mælingar Cassini geimfarsins á útvarpsgeislunarmynstri Satúrnusar, sem kallast Kílómetrageislun Satúrnusar, sýnir að snúningstími reikistjörnunnar er mislangur fyrir norður- og suðurhvelið og breytist einnig eftir árstíma. Mynd: NASA/JPL-Caltech/University of Iowa

Satúrnus sendir frá sér útvarpsgeislun sem kölluð er Kílómetrageislun Satúrnusar. Samskonar útvarpsbylgjur hafa verið mældar frá Júpíter til að mæla snúningshraða hans (lengd dagsins) en í tilviki Satúrnusar reyndist málið lítið eitt flóknara. Nýlegar mælingar sýna að norður- og suðurhvel reikistjörnunnar snúast mishratt. Þessi missnúningur virðist einnig breytast milli árstíða. Við vitum því ekki enn hver nákvæm lengd sólarhringsins á Satúrnus er.

7. Lóðréttar myndanir í hringum Satúrnusar

Háar lóðréttar myndanir í B-hring Satúrnusar varpa löngum skuggum á hringinn
Háar lóðréttar myndanir í B-hring Satúrnusar varpa löngum skuggum á hringinn. Myndin sýnir 1200 km langt snið en hæstu veggirnir eru um 2,5 km á hæð. Mynd: NASA/JPL/Space Science Institute

Á um það bil 15 ára fresti lýsir sólskinið upp jaðar hringflatarins, svo norður- og suðurhliðar hringanna fá lítið sólarljós. Cassini tókst að mæla þykka og langa skugga og þar af leiðandi hæð ýmissa myndana í B-hringnum sem reyndist mun grófgerðari en búist var við. Í sumum tilfellum sáust ísveggir sem voru meira en 3 km á hæð!

8. Rannsóknir á lífrænum efnum í lofthjúpi Títan

Dreifing sólarljóss af völdum þykks lofthjúps Títans
Á næturhlið Títans sést hvernig þykkur lofthjúpurinn dreifir sólarljósinu. Myndin var tekin úr 216.000 km fjarlægð. Mynd: NASA/JPL-Caltech/SSI

Í lofthjúpi Títans er fjölbreytt súpa flókinna sameinda. Lofthjúpur Títans er raunar efnafræðilega flóknasti lofthjúpur sólkerfisins. Sólarljós og metan hjálpast að við sð mynda sífellt flóknari sameindir sem, þegar þær verða nógu stórar, mynda mistrið sem sveipar tunglið. Nær yfirborðinu þéttast metan, etan og önnur lífræn efni og falla niður til yfirborðsins, þar sem önnur efnahvörf geta átt sér stað.

9. Lausn á gátunni um tvískipt yfirborð Japetusar

Tvískipta tunglið Japetus
Yfirborð tunglsins Japetusar skiptist í tvennt. Dökki hlutinn er ryk sem fallið hefur á forgönguhvel tunglsins á ferð þess í kringum Satúrnus en sporgönguhvelið er mun ryksnauðara. Þar sést vel í ísinn sem tunglið er úr. Mynd: NASA/JPL-Caltech/SSI

Í meira en 300 ár veltu menn því fyrir sér hvers vegna tunglið Japetus virtist tvískipt, þ.e.a.s. dökkt öðru megin en ljóst hinumegin. Cassini geimfarið komst að því að dökkt, rauðleitt ryk í brautarfleti Japetusar fellur niður á forgönguhvel ístunglsins. Dökku svæðin gleypa meiri orku og verða heitari en ljósu íssvæðin haldast kaldari. Langur snúningstími jin og jang tunglsins hefur einnig sitt að segja.

10. Sexhyrningur á norðurpólnum og risastormar á báðum pólum

Norðurpóll Satúrnusar í ýktum lit
Norðurpóll Satúrnusar. Á pólnum er öflugur fellibylur (rétt eins og á suðurhvelinu) en í kringum hann eru litlir stormar og víðáttumikið sexhyrnt skotvindakerfi. Búið er að ýkja litina til að draga fram smáatriði sem annars sæjust illa. Mynd: NASA/JPL-Caltech/SSI

Á pólsvæðum Satúrnusar fundust öflugir stormar og langvinnt sexhyrnt skotvindakerfi við norðurpólinn. Ekki er enn vitað hvað drífur stormana áfram. Vísindamenn vonast til að læra meira um þessi dularfullu veðrakerfi á þeim þremur árum sem eftir eru af leiðangri Cassinis.

Fellur inn í lofthjúp Satúrnusar árið 2017

Árið 2016 mun Cassini stinga sér inn á milli mjórrar geilar milli lofthjúps Satúrnusar og innsta hringsins. Braut Cassinis mun þá halla mikið miðað við miðbaug reikistjörnunnar. Þá hefst lokahluti leiðangursins en Cassini hefur hingað til verið fyrir utan meginhringana.

Árið 2017 verður eldsneytið nánast uppurið. Þá verður farinu stýrt inn í lofthjúp Satúrnusar þar sem það mun eyðileggjast. Þetta er gert til að koma í veg fyrir að Cassini brotlendi á Enkeladusi eða Títan, þeim stöðum sem eru stjörnulíffræðilega mikilvægir, og mengi þá með bakteríum sem hugsanlega lifðu af ferðalagið til Satúrnusar.

Tengt efni

Tengiliður

Sævar Helgi Bragason
Háskóli Íslamds
Reykjavík, Ísland
Farsími: 896-1984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org