Saturnuksen suurimmat mysteerit

Saturnuksen mysteerit

NASA/JPL/Space Science Institute

NASA/JPL/Space Science Institute



Saturnuksen rengasmaailma on herättänyt huomiota siitä lähtien, kun ihmiset katsoivat taivasta. Sormukset tulivat ihmisille näkyviksi yli 400 vuotta sitten ja tutkijat saivat vihdoin lähikuvan planeetasta, kun planeetta heilutti Pioneer- ja Voyager-avaruusaluksia 1970- ja 1980-luvuilla.

Nyt NASA: lla ja Euroopan avaruusjärjestöllä on Saturnuksessa kiertävä avaruusalus nimeltä Cassini. Cassini on ollut siellä vuodesta 2004 ja kestää syyskuuhun 2017, jolloin suunniteltu toimenpide upottaa sen syvälle Saturnuksen ilmakehään. Tässä on joitain Saturnuksen jäljellä olevista mysteereistä Cassinin apututkija Scott Edgingtonin mukaan, joka perustuu NASAn Jet Propulsion Laboratory -yritykseen Pasadenassa, Kaliforniassa. [ Kun Cassini tekee ensimmäisen 'Grand Finale' -sukelluksen, lisää Saturnuksen mysteerejä säilyy ]

Kuinka pitkä päivä on Saturnuksella?

Saturnus

NASA/JPL/Space Science Institute

Yli vuosikymmenen jälkeen Cassini ei edelleenkään ole sulkenut yhtä Saturnuksen perusominaisuuksista: kuinka pitkä päivä on sen sisätiloissa (kuinka kauan kestää kiertää ympäri). Aluksi tutkijat ajattelivat voivansa määrittää tuon pituuden planeetan lähettämien radioaaltojen perusteella, kuten he tekivät Jupiterissa. Jupiter lähettää radioaaltoja, jotka synkronoituvat planeetan pyörimisen kanssa, mutta Saturnuksen emissio, jota kutsutaan Saturnuksen kilometrisäteilyksi, ei tee samaa.

'Planeetan pyörimisen ohjaamien radioaaltojen vaihtelu on erilaista pohjoisella ja eteläisellä pallonpuoliskolla', NASA kirjoitti vuonna 2014 . `` Pohjoisen ja etelän kiertovaihtelut näyttävät myös muuttuvan Saturnuksen vuodenaikojen mukaan, ja pallonpuoliskot ovat todella vaihtaneet hintoja. ''

Vuonna 2011 NASA sanoi radioaaltojen jaksojen vaihtelut johtuivat todennäköisesti korkean tuulen muutoksista molemmilla pallonpuoliskoilla . Mutta vielä ei tiedetä, kuinka kauan päivä on Saturnuksella.

Mikä on Saturnuksen rengasjärjestelmän massa?

Saturnus

NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Sen ymmärtäminen, kuinka paljon Saturnuksen renkaat painavat, kertoisi tutkijoille paljon siitä, kuinka vanhoja ne ovat ja miten ne muodostuivat. Mutta jotta rengasjärjestelmän massa voidaan mitata tarkasti, tutkijoiden on tiedettävä enemmän Saturnuksen painovoimasta ja renkaiden tiheys . Cassinin kuoleman aikana kerätyt tiedot sukeltavat Saturnuksen ilmakehään ja auttavat tutkijoita pääsemään lähemmäksi vastausta tähän pitkäaikaiseen kysymykseen.

Kuinka syvälle Saturnuksen ukkosmyrskyt ulottuvat, ja ovatko ne riittävän voimakkaita ohjaamaan Saturnuksen ilmastoa?

Saturnus

NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Erityisesti kun valtava myrsky valtasi pohjoisen pallonpuoliskon vuosina 2010 ja 2011, tutkijat näkivät salamaniskuja Saturnukseen. Tutkijat olivat yllättyneitä salaman vilkkumisesta päivän aikana (samoin kuin yöllä), joka osoitti kuinka voimakkaat myrskyt olivat - että salama oli tarpeeksi voimakas nähdäkseen päivällä. Yksi kuvassa oleva salama oli suunnilleen yhtä voimakas kuin maan voimakkaimmat salamaniskut. Tutkijat käyttävät tällaista tietoa selvittääkseen, mistä salama tuli, vaikka on epäselvää, mitä muutoksia tämä aiheuttaa Saturnuksen ilmastossa.

'Salama on halkaisijaltaan noin 200 kilometriä, kun se poistuu pilvien huipuista', NASA kirjoitti vuonna 2012 . '' Tästä tutkijat päättelevät, että salamat ovat peräisin pilvistä syvemmällä Saturnuksen ilmakehässä, jossa vesipisarat jäätyvät. Tämä on analogista siihen, missä salama syntyy maan ilmakehään. ''

Mikä ajaa hurrikaanimaisia ​​pyörreitä Saturnuksen jokaisella navalla?

Saturnus

NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Siitä lähtien, kun Cassini saapui Saturnukseen, tutkijat näkivät oudon kuusikulmaisen piirteen pohjoisnavan ympärillä kaksinkertainen Maan koko . Aluksi tutkijat eivät voineet nähdä, mikä oli kuusikulmion keskellä, koska napa oli talven pimeydessä. Vuonna 2013 tutkijat saivat kuitenkin näkyvän valon näkymiä hurrikaanista kuusikulmion sisällä. Vaikka hirmumyrskyt maapallolla muodostuvat valtameren yli, Saturnuksen myrskyn alla ei ole valtameriä.

'Tiedemiehet tutkivat hurrikaania saadakseen tietoa maapallon hurrikaaneista, jotka ruokkivat lämmintä merivettä', NASAn tutkijat kirjoittivat vuonna 2013 . `` Vaikka näiden pilvien lähellä ei ole vesistöä korkealla Saturnuksen ilmakehässä, oppiminen siitä, kuinka nämä Saturnuksen myrskyt käyttävät vesihöyryä, voisi kertoa tiedemiehille enemmän siitä, kuinka maanpäälliset hurrikaanit syntyvät ja kestävät. ''

Mikä on Saturnuksen ilmakehän helium-vety-suhde?

Saturnus

NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Helium ja vety ovat maailmankaikkeuden ja myös oman aurinkokuntamme kaksi runsainta alkuaineita. Nämä ovat elementtejä, jotka pääasiassa muodostavat aurinkomme sekä suurimmat kaasujättiläiset planeetat: Jupiter ja Saturnus. Heliumin ja vedyn suhteen täsmällinen kaventaminen auttaa tutkijoita ymmärtämään, miltä kunkin planeetan sisäpuoli näyttää ja miten se syntyi.

Vuonna 2006 Pariisin observatorion Daniel Gautierin johtama tutkijaryhmä totesi, että 1980 -luvun Voyager -avaruusaluksen mittauksissa ei ollut paljon järkeä. Heliumin ja vedyn suhdetta 0,034 '' on vaikea sovittaa yhteen uskottavien planeetan evoluutioteorioiden kanssa '', Tiimin tiivistelmä sanoi . Tuolloin Gautierin ryhmä suoritti useita radiokulttuurimittauksia päiväntasaajan lähellä, mutta sai erilaisia ​​tuloksia. Vuoden 2017 puolivälissä tarkka suhde ei ole vielä tiedossa.

Mitä painovoimakenttä paljastaa sisätilojen tuulista, koostumuksesta ja vaiheiden muutoksista?

Saturnus

NASA/JPL/Space Science Institute

Saturnuksen sisätilojen tila on edelleen mysteeri, mikä vaikeuttaa päivän mitan mittaamista. Vuonna 2007 Kalifornian yliopiston John Andersonin johtamassa ja Science -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa gravitaatiotiedot yhdistettiin Pioneer- ja Voyager -radion okkultismiin ja tuulitietoihin.

Lehdessä ehdotettiin 10 tunnin, 32 minuutin ja 35 sekunnin kiertoaikaa, mikä merkitsisi sitä, että Saturnuksen sisätiloissa on 'molekyylin ja metallin välinen vety siirtyminen noin puolessa välissä planeetan keskipisteeseen'. paperi totesi . '' Siitä lähtien tutkijat ovat kuitenkin havainneet, että Saturnuksen tuulen nopeus muuttuu mittausten välillä, mikä vaikeuttaa sisätilan koostumuksen ennustamista. Uudempi tutkimussuunta ehdottaa Saturnuksen painovoimakentän käyttöä oppiakseen lisää planeetan sisältä, mutta tämä on kesken. [ NASAn eeppinen Cassini -tehtävä Saturnukseen saa mahtavan videohoidon ]

Tässä kuvassa kolme hyvin erilaista kuuta tarjoavat erittäin kiinnostavia kohteita planeettojen tutkijoille, jotka tutkivat Saturnusjärjestelmää. Cassinin vangitsemat ovat Tethys oikeassa yläkulmassa, Enceladus keskellä ja Janus vasemmassa alakulmassa yhdessä planeetan renkaiden kanssa.

Kuinka pian ilmapiiri 2010–2011 myrskyn paikassa normalisoituu?

Saturnus

NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Saturnuksen valtavan myrskyn kaiut kaikuvat edelleen. Vuosina 2010-2011 tutkijat seurasivat valtavaa myrskyä, joka ( NASAn tutkijoiden sanoin ) päättyi '' tuhoon kuukausiksi '' ja '' ampui kaasupaloja korkealle planeetan ilmakehään ''.

Vain kuusi tämän tyyppistä myrskyä on nähty vuoden 1876 jälkeen, ja tutkijat olivat onnekkaita saamaan tämän, koska edellinen myrsky tapahtui yli kaksi vuosikymmentä sitten, vuonna 1990. Vuonna 2011 Cassini -mittaukset infrapunassa - ensimmäinen koskaan kiertävä avaruusalus - auttoi tutkijoita oppimaan lisää Saturnuksen sisäympäristöstä. Mutta koska näitä myrskyjä ei ole koskaan tutkittu niin tarkasti, on epäselvää, milloin ilmakehä palaa normaalille tasolle tai mikä ohjaa mekanismia.

Miten Saturnuksen aurinkokuntien energia jakautuu napoilta kohti päiväntasaajaa, ja voiko se selittää kohonneita lämpötiloja osassa planeetan ilmakehää?

Saturnus

NASA/JPL/ASI/Arizonan yliopisto/Leicesterin yliopisto

Joskus tarvitaan useita avaruusaluksia saadakseen täydellisen kuvan siitä, mitä Saturnuksessa tapahtuu. Renkaan saamiseksi tarvittiin useita lähteitä renkaan saamiseksi: Vuonna 2014 NASA julkaisi kuvia, jotka on otettu Cassinin (infrapuna-, näkyvässä valossa ja ultraviolettivalossa) sekä Maata kiertävän Hubble-avaruusteleskoopin (ultraviolettiaallonpituuksilla) tiedoista. antoi tietoa siitä, miten aurinkot muuttuvat ajan myötä.

Tutkijat pystyivät ottamaan nämä kuvat noin muutaman sadan mailin tarkkuudella, NASA kirjoitti tuolloin , ja 'sitoi aurinkomuutokset aurinkosta puhaltavien ja Saturnuksen ohi virtaavien varautuneiden hiukkasten vaihtelevaan tuuleen.' Mutta he yrittävät edelleen oppia mihin auroraenergia menee myöhemmin, ja jos aurora voisi osoittaa, miksi termosfäärillä (ilmakehän alueella juuri heikon eksosfäärin alapuolella) on odotettua korkeampi lämpötila, kun otetaan huomioon Saturnuksen etäisyys auringosta ja oletettu sisätila sävellys.

Cassini tekee Grand Finale -sukelluksensa Saturnuksen ilmakehään 15. syyskuuta-tutustumalla kaikkien aikojen läheisimpään planeetan painovoiman, magneettikentän ja ilmakehän tapahtumiin.

Seuraa Elizabeth Howellia @howellspace tai demokratija.eu @Spacedotcom . Olemme myös mukana Facebook ja Google+ .

Miten Saturnuksen renkaiden materiaali sekoittuu planeetan ilmakehään?

Tämä simuloitu kuva Saturnuksesta

NASA/JPL-Caltech

Grand Finale -vaiheessaan Cassini-avaruusalus kuorisi Saturnuksen yläilmakehän useita kertoja ennen kuin teki syvän sukelluksen kohti planeettaa 15. syyskuuta 2017. uutta tietoa planeetan ilmakehän ja sen rengasjärjestelmän välisestä suhteesta. Linda Spilker, Cassini-projektin tutkija, sanoi, että näiden varhaisten ilmakehän käynnistysten tiedot viittaavat siihen, että kemialliset ja dynaamiset vuorovaikutukset planeetan renkaat ja planeetan yläilmakehä on 'monimutkaisempi ... kuin olimme molemmat odottaneet'. Näistä Saturnuksen ilmakehän ensimmäisistä makuista Cassinin tutkijat löytävät jo 'uskomatonta, kiehtovaa tietoa' siitä, miten Saturnuksen rengasjärjestelmän materiaali sekoittuu planeetan ilmakehän yläkerrosten kanssa, Spilker sanoi. Koska tutkijoilla on aikaa tulkita Cassinin viimeisen sukelluksen tietoja, tästä ainutlaatuisesta planeettajärjestelmästä saadaan lisää tietoa.