Cassini on edistyksellisin avaruuskoetin, joka on koskaan rakennettu. Vuonna 1997 NASA: n / Euroopan avaruusjärjestön yhteisenä operaationa käynnistetty matka Saturnukseen kesti seitsemän vuotta. Siitä lähtien se on kiertänyt kuudetta planeettaa auringosta, lähettäen takaisin valtavan tieteellisen arvon tietoja ja upean kauneuden kuvia.
Asiaan liittyvä sisältö
- Kuinka ja milloin Saturnus sai nämä upeat renkaat?
Cassini aloittaa nyt viimeisen kampanjan. Suoritettu Grand Finale -sarjaan, se päättyy 15. syyskuuta 2017 koettimen kanssa syöksyessä Saturnin ilmakehään, missä se palaa. Vaikka Saturnusta vieraili kolme avaruusalusta 1970- ja 1980-luvuilla, tutkijat kollegani ja minä en voineet kuvitella, mitä Cassini-avaruuskoetin löytäisi oleskelunsa aikana rengasmaisella planeetalla, kun se käynnistyi 20 vuotta sitten.
Valtava myrsky vaihtui Saturnin edessä. Kuvan ottamishetkellä, 12 viikkoa myrskyn alkamisen jälkeen, se oli kiertynyt kokonaan planeetan ympärille. (NASA / JPL-Caltech / SSI, CC BY) Dynaamisen muutoksen planeetta
Massiivisia myrskyjä esiintyy ajoittain Saturnuksen pilvipeitteissä, jotka tunnetaan nimellä Suuret valkoiset täplät ja jotka voidaan havaita maanpäällisillä kaukoputkilla. Cassinilla on eturivin istuin näihin tapahtumiin. Olemme havainneet, että aivan kuten maan ukonilmat, nämä myrskyt sisältävät salamaa ja rakeisuutta.
Cassini on kiertänyt Saturnusta riittävän kauan tarkkailla vuodenaikojen muutoksia, jotka aiheuttavat vaihtelua sen sääkuvissa, toisin kuin maapallon vuodenajat. Määräajoin myrskyt ilmestyvät usein loppukesästä Saturnuksen pohjoisella pallonpuoliskolla.
Vuonna 2010 pohjoisen kevään aikana Saturnuksen pilvien yläosiin ilmaantui epätavallisen varhainen ja voimakas myrsky. Se oli niin valtavan myrsky, että se ympäröi koko planeetan ja kesti melkein vuoden. Vasta myrsky söi oman häntänsä, ja lopulta se tiputti ja haalistui. Tämänkaltaisten myrskyjen tutkiminen ja vertaaminen muihin planeetoihin (ajattele Jupiterin Suuri punainen piste) vastaaviin tapahtumiin auttavat tutkijoita ymmärtämään paremmin sääolosuhteita koko aurinkokunnassa, jopa täällä maan päällä.
Tehtyään satoja kiertoratoja Saturnuksen ympärille, Cassini pystyi tutkimaan syvästi myös muita ominaisuuksia, joita on vain pilkattanut Maasta tai aiemmista koettimista. Tiiviit kohtaukset Saturnuksen suurimman kuun Titanin kanssa ovat antaneet navigaattoreille mahdollisuuden käyttää kuun painovoimaa suuntaamaan koetin kiertoradalle siten, että se voisi kääntyä Saturnin napojen yli. Saturnuksen voimakkaan magneettikentän takia pylväät asuvat kauniissa auroraeissa, aivan kuten maassa ja Jupiterissa.
Saturnuksen kuusipuolinen pyörre Saturnin pohjoisnavalla, joka tunnetaan nimellä 'kuusikulmio'. Tämä on superpositio kuvista, jotka on otettu eri suodattimilla, joilla on eri valon aallonpituudet väreillä. (NASA / JPL-Caltech / SSI / Hampton University, CC BY) Cassini on myös vahvistanut omituisen kuusikulmaisen polaarivortsin olemassaolon, jonka alun perin vilkasti Voyager-operaatio vuonna 1981. Pyörre, pyörrekaasun massa, joka muistuttaa hurrikaania, on maata suurempi ja tuulen huippunopeus on 220 mph.
Koti kymmenille erilaisille maailmoille
Cassini huomasi, että Saturnuksella on 45 kuukautta enemmän kuin aiemmin tiedossa olleilla 17 kuulla - sijoittaen kokonaismäärän nyt 62: een.
Suurin, Titan, on suurempi kuin planeetta Mercury. Sillä on tiheä typpirikas ilmapiiri, jonka pintapaine on puolitoista kertaa maapallon paine. Cassini pystyi koettamaan tämän kuun pilvipeitteen alla havaitsemalla jokia, jotka virtaavat järviin ja meriin ja täyttyivät sateelta. Mutta tässä tapauksessa neste ei ole vettä, vaan nestemäinen metaani ja etaani.
Väärivärikuva Ligeia Maresta, Saturnuksen kuu-Titanin toiseksi suurimmasta tiedossa olevasta nestekappaleesta. Se on täynnä nestemäisiä hiilivetyjä. (NASA / JPL-Caltech / ASI / Cornell, CC BY) Se ei tarkoita, että vettä ei olisi siellä runsaasti - mutta Titanilla (sen pintalämpötila on -180 ℃) on niin kylmää, että vesi käyttäytyy kuin kallio ja hiekka. Vaikka Titanilla on kaikki elämän ainesosat, Titan on pohjimmiltaan "jäätynyt maa", joka on loukussa tuona ajankohtana ennen kuin elämä voisi muodostua.
Saturnuksen kuudenneksi suurin kuu, Enceladus, on jäinen maailma, jonka halkaisija on noin 300 mailia. Ja minulle se on operaation upeimman löytön paikka.
Löytö alkoi nöyrästi, uteliaalla pilkulla magneettikentän lukemissa Enceladusin ensimmäisen lentotilan aikana vuonna 2004. Kun Cassini kulki kuun eteläisen pallonpuoliskon yli, se havaitsi Saturnuksen magneettikentän outoja vaihteluita. Tästä Cassini-magneettimittariryhmä päätteli, että Enceladus on oltava ionisoidun kaasun lähde.
Kiinnostuneina he kehottivat Cassini-navigaattoreita tekemään vielä lähempänä lentomittausta vuonna 2005. Hämmästykseksemme kaksi instrumenttia, jotka on suunniteltu määrittämään kaasun koostumus, jonka avaruusalus lentää, Cassini-plasmaspektrometri (CAPS) ja ioni- ja neutraalimassat. Spektrometri (INMS) määritti, että Cassini kulki odottamatta ionisoidun veden pilven läpi. Enceladusin etelänavan jään halkeamien seurauksena nämä vesilähteet nousevat avaruuteen nopeudella 800 mph.
Olen joukkueessa, joka havaitsi veden positiivisen tunnistamisen, ja minun on sanottava, että se oli jännittävin hetki ammattiuralla. Saturnuksen kuiden suhteen kaikki ajattelivat, että kaikki toiminta tapahtuisi Titanilla. Kukaan ei odottanut pientä, vaatimatonta Enceladusa yllättäviä.
Reaaliajassa tapahtuva geologinen toiminta on aurinkokunnassa melko harvinaista. Ennen Enceladusa ainoa tunnettu aktiivinen maailma Maapallon ulkopuolella oli Jupiterin kuu Io, jolla on purkautuvia tulivuoria. Löytää jotain samanlaista kuin vanha uskollinen Saturnin kuulla oli käytännössä mahdotonta kuvitella. Se, että kaikki alkoi siitä, että joku huomasi omituisen lukeman magneettikentätiedoissa, on loistava esimerkki löytön suotuisasta luonteesta.
Geyseriallas Enceladusin etelänavalla, vesipisaroiden valaistuna hajallaan auringonvalolla. (NASA / JPL-Caltech / Avaruustieteellinen instituutti, CC BY) Enceladusin tarina tulee vain erikoisemmaksi. Vuonna 2009 plummit kuvattiin suoraan ensimmäistä kertaa. Tiedämme nyt, että Enceladussa oleva vesi on Saturnuksen magnetosfäärin suurin osa (avaruusaluetta, jota Saturnuksen magneettikenttä hallitsee), ja plummit ovat vastuussa Saturnuksen valtavan E-renkaan, planeetan toisen uloimman renkaan olemassaolosta.
Mikä hämmästyttävämpi, tiedämme nyt, että Enceladusin kuoren alla on nestemäinen suolaisen veden ja orgaanisten molekyylien maailmanlaajuinen valtameri, joita kaikkia lämmitetään merenpohjan hydrotermisillä tuuletusaukkoilla. Putkien yksityiskohtainen analyysi osoittaa, että ne sisältävät hiilivetyjä. Kaikki tämä viittaa siihen mahdollisuuteen, että Enceladus on elämästä valtameri-maailma, täällä aurinkokuntamme.
Kun Cassini syöksyy myöhemmin tänä vuonna Saturnin pilviseen tippuun, se merkitsee yhden ihmiskunnan kaikkien aikojen onnistuneimmista löytötehtävistä loppua.
Tutkijat harkitsevat nyt kohdennettuja matkoja Titaniin, Enceladussa tai mahdollisesti molempiin. Yksi arvokkaimmista oppitunneista, joita Cassinilta voidaan ottaa, on tarve jatkaa tutkimusta. Sikäli kuin opimme ensimmäisestä Saturnuksen päästävästä avaruusaluksesta, mikään ei valmistanut meitä siihen, mitä löydämme Cassinin kanssa. Kuka tietää mitä löydämme seuraavaksi?
Tämä artikkeli on alun perin julkaistu keskustelussa.
Dan Reisenfeld, fysiikan ja tähtitieteen professori, Montanan yliopisto
