Saturn i Enceladus emitują tyle samo plazmy

dnia 12/02/2016

saturnandenc

Naukowcy z UCL pracujący w zespole misji Cassini odkryli pierwsze dowody na to, że górne warstwy atmosfery Saturna mogą, wskutek oddziaływania z wiatrem słonecznym, emitować taką samą ilość masy na sekundę w kierunku magnetosfery jak jego księżyc Enceladus.

Magnetosfera to obszary przestrzeni, na który silnie wpływa pole magnetyczne pobliskiej planety, i które mogą zawierać naładowane cząsteczki w formie plazmy pochodzące zarówno z zewnętrznych, jak i wewnętrznych źródeł.

W przypadku Saturna, jego księżyc Enceladus emituje wodę zjonizowaną do H2O+, O+, OH+ z gejzerów tryskających z południowych obszarów biegunowych, która następnie transportowana jest do magnetosfery. W przypadku Jowisza, Io jest księżycem, który dostarcza plazmę ze swoich siarkowych wulkanów. Natomiast magnetosfera Ziemi jest w dużej mierze napędzana przez wiatr słoneczny i zasilana przez wiatr polarny z jonosfery – warstwy atmosfery zjonizowanej przez promieniowanie słoneczne i kosmiczne.

W ramach misji Cassini udało się już ustalić istotność Enceladusa jako dominującego źródła masy w magnetosferze Saturna, jednak najnowsze odkrycia wskazują, że jonosfera Saturna także potrafi okresowo dostarczać taką samą ilość masy co Enceladus.

Wyniki badań opublikowane w periodyku Journal of Geophysical Research donoszą o wydarzeniu zaobserwowanym przez sondę Cassini 21 sierpnia 2006 roku, kiedy to sonda trawersowała przez ogon magnetyczny – część magnetosfery sprężoną i ograniczoną przez wiatr słoneczny. To sprężenie powoduje powstawanie dosyć dynamicznych, istotnych zmian, które powodują powstanie zórz zawierających energetyczne jony i elektrony.

W momencie wykonywania pomiaru magnetosfera Saturna była skompresowana przez silne ciśnienie dynamiczne wiatru słonecznego, a sonda Cassini zaobserwowała zorze powstające w pobliżu północnego bieguna Saturna. Skład cząsteczek zmierzonych przez sondę Cassini w ogonie magnetycznym także różnił się od normalnego. Jony z grupy wody zniknęły, a w ich miejscu sonda Cassini zaobserwowała  jony H+, co jest zgodne z oczekiwaniami w przypadku wypływu jonosferycznego pochodzącego z górnych warstw atmosfery Saturna.

Główna autorka artykułu Marianna Felici (doktorantka UCL Mullard Space Science Laboratory) mówi: „Poprzez zmierzenie strumienia cząsteczek w ogonie magnetycznym i nałożenie go na obszar wypływu obliczyliśmy, że całkowita masa emitowana w ciągu sekundy może dorównywać tej emitowanej przez Enceladusa. Nie wiadomo jak dużo tej masy pozostaje w magnetosferze, a ile ucieka wzdłuż ogona magnetycznego i łączy się z wiatrem słonecznym.”

To pierwsze pomiary, które pozwalają na zbadanie roli wypływu jonosferycznego w przypadku gazowych olbrzymów oraz dają nam dynamiczny obraz magnetosfery Saturna. Naukowcy doskonale wiedzą, że jonosfera odgrywa istotną rolę jako źródło masy magnetosfery na Ziemi w okresach intensywnej aktywności geomagnetycznej. Teraz mamy także pierwsze bezpośrednie pomiary źródła masy jonosferycznej na Saturnie.

Profesor Andrew Coates, współautor artykułu oraz jeden z badaczy misji Cassini powiedział: „Cassini po prostu nie przestaje nas zadziwiać.  Najpierw sonda odkryła, że gejzery Enceladusa są głównym źródłem bogatej w wodę magnetosfery, która z czasem ucieka od planety. Teraz okazuje się, że kompresja wiatru słonecznego pozwala na ucieczkę dużo lżejszych jonów wodoru z górnych warstw atmosfery Saturna.”

Misja sondy Cassini zbliża się do końca. Nowa konfiguracja orbitalna pozwoli na uzyskanie jeszcze dokładniejszych informacji o tym jak ważnym źródłem masy dla magnetosfery Saturna jest jej jonosfera. Wyniki z tej sondy będą stanowić uzupełnienie danych zebranych przez sondę Juno, której celem jest także badanie składu magnetosfery Jowisza. Sonda Juno dotrze do Jowisza w lipcu 2016 roku.

Więcej informacji:

Źródło: Journal of Geophysical Research / University College London

Dodaj komentarz