Teoriassa päivän pituuden määrittäminen planeetalla on melko suoraviivaista - mittaa vain kuinka kauan kestää yhden täyden kierroksen tekeminen. Sen tekeminen kaasujättiläisen Saturnuksen kanssa on kuitenkin osoittautunut tähtitieteelliseksi päänsärkyksi.
Maapallon pinta on enemmän tai vähemmän piirteetön, mikä tarkoittaa, ettei vuoria tai kraattereita ole täydellisen pyörimisen merkitsemiseksi, ja Saturnuksen magneettikenttä on epätavallinen, estäen tutkijoita käyttämästä sähkömagneettisia mittauksia kiertoa varten. Tutkijat ovat tutkineet maapallon ikonisia renkaita, mutta ne ovat unohtumattoman Cassini-avaruusaluksen tietoja, joiden avulla voidaan määrittää päivän pituus 10 tuntia, 33 minuuttia ja 38 sekuntia, joukkue raportoi Astrophysical Journal -lehdessä .
Meghan Bartels Space.com -sivustolla raportoi, että tutkijat käyttivät planeetan rengasjärjestelmää, joka oli tehty avaruuspölystä, kivistä ja jään hiukkasista, kuten seismometri. Idea esitettiin ensimmäisen kerran vuonna 1982 ja sitä laajennettiin vuonna 1990, mutta sitä ei voitu testata ennen kuin Cassini-veneet alkoivat tutkia renkaita läheltä. Teorian mukaan Saturnuksen sisustus värähtelee taajuuksilla, jotka aiheuttavat muutoksia sen painovoimakentässä. Tutkijoiden mukaan renkaissa olevat hiukkaset rekisteröivät ne pienet muutokset painovoiman vedossa aaltokuvana, jota voidaan sitten käyttää määrittämään kuinka nopeasti planeetta pyörii.
"Tutkijat käyttivät renkaissa olevia aaltoja vertautuakseen Saturnuksen sisätiloihin ja ilmestyivät tämän planeetan pitkään etsimälle perustavalle piirteelle", Cassini-projektin tutkija Linda Spilker sanoo NASA: n lehdistötiedotteessa. ”Ja se on todella vakaa tulos. Renkaat pitivät vastauksen. ”
Kun Voyager-koettimet lentäivät Saturnuksen ohi vuosina 1980 ja 1981, tutkijat käyttivät magneettikentän lukemia arvioimaan päivän pituuden 10 tunniksi, 39 minuutiksi ja 23 sekunniksi. Kun Cassini saavutti planeetan, se käytti myös magneettikenttämittauksia arvioimaan päivän pituuden, jolloin tulokset vaihtelevat 10 tunnista 36 minuutista 10 tuntiin 48 minuuttiin.
Pieniä eroavaisuuksia syntyy, koska Saturnuksen magneettikenttä on melkein täysin linjassa pyörimisakselinsa kanssa, toisin kuin planeettojen, kuten Maan, Jupiterin, Uraanin ja Neptunuksen, jotka ovat hieman vinossa, magneettikentät. Kun kilometristä poikkeava magneettikenttä kääntyy kiertoakselin ympäri, se luo säännöllisiä radiosignaaleja, joiden avulla voidaan laskea sen kierto. Mutta Saturnuksen huipputasoinen kierto ei anna samoja signaaleja, mikä vaikeuttaa tarkan kiertoajan saamista.
Tilanne turhautti tähtitieteilijöitä vuosikymmenien ajan. Jopa sen jälkeen, kun Cassini tutki Saturnusta kiertoradalta yli kymmenen vuoden ajan, tutkijat eivät silti pystyneet ratkaisemaan päivänpituutta.
"Se on vähän kiusallista", Saturnuksen magneettikenttää tutkivan Imperial College Lontoon fyysikko Michele Dougherty kertoi Bartelsille toisessa tarinassa viime lokakuussa. "Olimme kiertoradalla siellä 13 vuotta ja emme voi vieläkään sanoa kuinka pitkä päivä Saturnuksella on."
Nyt tutkijoiden ei tarvitse olla niin häpeissään, mutta parantamisen varaa on vielä. Bartelsin mukaan viimeisimmässä laskelmassa on virhemarginaali, ja todellinen päiväpituus voi olla minuutista 52 sekuntiin pidempi tai jopa 19 sekuntia lyhyempi - tosin se on valtava parannus edelliseen 12 minuutin virhemarginaaliin.
