Cassini obserwuje przesilenie letnie na Saturnie

Powyższe zdjęcia w barwach naturalnych wykonane przez sondę Cassini przedstawiają obszar wokół północnego bieguna Saturna w czerwcu 2013 i kwietniu 2017 roku. Źródło: NASA/JPL-Caltech/SSI/Hampton Univ.

Sondzie Cassini pozostało jeszcze kilka miesięcy do zakończenia swojej misji we wrześniu, ale w międzyczasie sonda uzyskuje kolejne wyniki naukowe. Przesilenie letnie na Saturnie — czyli najdłuższy dzień lata na półkuli północnej i najkrótszy dzień zimy na półkuli południowej — wypada dzisiaj na planecie i jej księżycach.  Przesilenie na Saturnie wypada raz na około 15 lat.

Sonda Cassini obserwuje równonoc na Saturnie w 2009 roku. Od tego czasu północna półkula była stopniowo coraz bardziej zanurzona w świetle słonecznym, podczas gdy południowa stopniowo chowała się w zimowym cieniu. Źródło: NASA/JPL/Space Science Institute

Osiągnięcie przesilenia letniego i obserwowanie zmian pór roku na Saturnie było jednym z celów misji Przesilenia sondy Cassini.

Sonda Cassini dotarła do Saturna w 2004 roku  rozpoczynają zaplanowaną na cztery lata główną misję, której celem było badanie Saturna i jego pierścieni i księżyców. Pierwsza przedłużona misja sondy Cassini realizowana w latach 2008-2010 nazwana została Misją Równonocy. W tej fazie misji sonda Cassini obserwowała jak promieniowanie słoneczne oświetlało pierścienie Saturna od strony krawędzi rzucając na planetę ich cień i ujawniając nowe dramatyczne elementy budowy pierścieni. Z tego też powodu NASA zdecydowała się sfinansować dodatkową, siedmioletnią Misję Przesilenia, która rozpoczęła się w 2010 roku.

W trakcie Misji Przesilenia byliśmy świadkami — z bliska i po raz pierwszy — trwania całej pory roku na Saturnie –  mówi Linda Spilker, naukowiec projektu Cassini z NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kaliforni. W układzie Saturna zima wypierana jest przez lato, a dzięki Cassini mamy miejsca siedzące tuż przy pierścieniach.

Podczas trwającej siedem lat Misji Przesilenia sonda Cassini obserwowała powstawanie potężnych burz na Saturnie. Naukowcy podejrzewają, że burze tego typu po części związane są ze zmianami sezonowymi w atmosferze Saturna. Źródło: NASA/JPL/Space Science Institute

Podczas Misji Przesilenia sonda Cassini miała okazję obserwować gigantyczną burzę, która powstała w atmosferze planety stopniowo okrążając całą planetę. Oprócz tego sonda zaobserwowała zanikanie niebieskawych odcieni, które zalegały na dalekiej północy odkąd zaczęły się tam tworzyć wiosenne mgły. Owe mgły po części odpowiadają za dużo spokojniejszy wygląd atmosfery Saturna niż Jowisza.

Dane zebrane podczas misji wskazują w jaki sposób formowanie mgły w atmosferze Saturna związane jest z sezonowo zmieniającymi się temperaturami i składem chemicznym atmosfery Saturna. Badacze z misji Cassini odkryli, że niektóre związki węglowodorowe – gazy takie jak etan, propan i acetylen – reagują szybciej niż inne na zmianę ilości promieniowania słonecznego w ciągu roku na Saturnie.

Naukowcy ze zdumieniem zauważyli, że zmiany na Saturnie nie zachodzą stopniowo. Niektóre ze zmian zachodziły nagle, na określonych szerokościach pasmowej atmosfery Saturna. Z czasem zmiany obejmują całą półkulę, ale proces zmian zachodzi nagle na określonych szerokościach geograficznych –  mówi Robert West, członek zespołu misji Cassini z JPL.

Pierścienie

Po równonocy i kierując się w stronę przesilenia, Słońce coraz wyżej świeciło nad północną stroną pierścieni. Wraz ze wzrostem wysokości Słońca, emitowane przez nie światło coraz głębiej przenikało przez pierścienie ogrzewając je do najwyższych temperatur obserwowanych w trakcie misji. Przesilenie pozwoliło naukowcom odkryć w jaki sposób cząstki tworzące pierścienie zlepiają się ze sobą oraz czy cząstki znajdujące się wewnątrz pierścieni mają inny skład chemiczny lub strukturę od cząstek tworzących ich zewnętrzne warstwy.

Zmieniający się kąt nachylenia Saturna względem Słońca oznacza także, że pierścienie są maksymalnie nachylone względem Ziemi właśnie teraz podczas przesilenia. W tej geometrii sygnał radiowy od sondy Cassini przenika najłatwiej przez najgęstsze pierścienie, dzięki czemu odbieramy wyższej jakości dane o cząsteczkach je tworzących.

Po równonocy z 2009 roku sonda Cassini obserwowała przesuwanie się aktywności chmur na Tytanie z półkuli południowej w kierunku równika, a następnie na półkulę północną. Źródło: NASA/JPL/Space Science Institute

Tytan

Sonda Cassini obserwowała zmiany sezonowe na największym księżycu Saturna – Tytanie, włącznie z okazjonalnymi dramatycznymi wzrostami aktywności chmur. Po tym jak sonda obserwowała metanowe chmury burzowe w pobliżu południowego bieguna Tytana w 2004 roku, Cassini obserwowała stopniowo przesuwanie się aktywności burzowej w pobliże równika w 2010 roku. Choć zaczęły pojawiać się pierwsze chmury na półkuli północnej, naukowcy byli zaskoczeni tym jak długo trzeba było czekać, aby aktywność chmur przeniosła się na półkulę północną. Obserwacje całkowicie nie zgadzały się z modelami klimatu, które przewidywały, że chmury pojawią się kilka lat wcześniej niż w rzeczywistości.

Obserwacje zmian obszaru aktywności chmur oraz czasu jakiego trzeba, aby do takich zmian doszło mówią nam wiele o mechanice atmosfery Tytana oraz o jego powierzchni, bowiem ilość opadów i układy wiatrów także zmieniają się wraz z porami roku –  mówi Elizabeth Turtlez JHU-APL w Laurel, Maryland.

W 2013 roku sonda Cassini obserwowała nagły i szybki wzrost ilości mgieł i węglowodorów na półkuli południowej – mgieł, które do tego czasu obserwowane były tylko na półkuli północnej.

Enceladus

W przypadku Enceladusa najistotniejszą zmianą sezonową był początek zimowej ciemności na południu. Choć oznaczało to, że Cassini nie mogła już wykonywać zdjęć geologicznie aktywnej powierzchni, sonda mogła wyraźniej obserwować ciepło emitowane z wnętrza samego księżyca. Dzięki temu, że południowy biegun lodowego księżyca znalazł się w cieniu, naukowcy z misji Cassini byli w stanie monitorować temperaturę powierzchni, na którą nie wpływało promieniowanie słoneczne. Dzięki temu mogliśmy uzyskać nowe informacje o globalnym oceanie skrytym pod lodową powierzchnią księżyca.

Do wielkiego finału misji

Wraz z nadejściem przesilenia na Saturnie sonda Cassini realizuje ostatnią fazę swojej długiej misji. W trakcie 22 tygodni między 26. kwietnia a 15. września br. sonda wykonuje serię dramatycznych nurkowań między planetę a jej lodowe pierścienie. W ramach tej części misji naukowcy uzyskują nowe informacje o wnętrzu planety i pochodzeniu jej pierścieni.

Misja sondy Cassini zakończy się wlotem w atmosferę Saturna w dniu 15. września br.

Źródło: NASA