Film a Szaturnusz gyűrűinek átfordulásáról

A Cassini-szonda mérései alapján kiderült: a Szaturnusz A-gyűrűje sok anyagot köt meg az Enceladus gejzírjei áltat kispriccelt vízgőzmolekulákból.

A Szaturnusz gyűrűi és a térségben keringő holdak között régóta szoros kapcsolatot feltételeznek a kutatók. Ilyen az Enceladus és az E-gyűrű viszonya, ahol a hold gejzírjellegű kitörései táplálják a gyűrű anyagát. Arra azonban kevesen gondoltak, hogy az Enceladus és a tőle 100 000 kilométerre lévő A-gyűrű között is szoros kapcsolat van.

A Hubble-űrteleszkóppal még az 1990-es években kimutatták, hogy egy kiterjedt, vízgőzmolekulákból álló felhő övezi a bolygót, amelynek legsűrűbb tartománya mintegy 240 ezer kilométerre van a planétától. A ritka felhőben lévő molekulák a modellek alapján befelé, a bolygó irányába vándorolhatnak. 2005-ben kiderült, hogy a kérdéses molekulák az Enceladusról lökődnek ki az űrbe.

A Szaturnusz körül mozgó részecskék töltést nyernek és a mágneses erővonalakba ragadnak, amelyek mentén spirálozva a bolygó északi és déli fele között mozognak. Azokon a helyeken viszont, ahol az erővonalak a gyűrűrendszer sűrűbb részein haladnak keresztül, a részecskék jó része elnyelődik - ezért van kevés plazma az A-gyűrű térségében.

A Cassini-szonda 2004-ben a gyűrűhöz közel haladt el, és a rendszer "felett" lévő plazma eloszlását térképezte az onnan származó rádiósugárzás révén. Eszerint az A-gyűrűnél a plazma sűrűsége a feltételezéseknek megfelelően jelentősen lecsökken, mivel a gyűrű anyaga a töltött részecskéket elnyeli. A képbe jól beleillik, hogy a Cassini-résnél átmenetileg megnőtt a plazmasűrűség, mivel ott ritka az anyagsűrűség.

A jelenség keretében tehát az Enceladus vízmolekulákat szolgáltat, amelyek a mágneses tér révén lassan befelé vándorolnak, majd a gyűrűrendszer szemcséin elnyelődnek. A fent említett folyamatok egyben lehetséges magyarázatot is adnak rá, miért energikusabb a Jupiter plazmakörnyezete, mint a Szaturnuszé. A Jupiter gyűrűrendszere sokkal kisebb és ritkább, ezért kevesebb töltött részecskét tud csak elnyelni - amelyek ennek hiányában a magnetoszférában maradnak.

Fent: animáció a Cassini-szonda felvételeiből, miközben az űreszköz délről északra áthaladt a Szaturnusz gyűrűjének síkján. Az animáció elején a napsütötte oldalt és az Enceladus holdat látjuk, majd a gyűrűk árnyékos oldala figyelhető meg, végül még a Mimas hold is keresztezi a látómezőt. A gyűrű fényviszonyai a sík keresztezése után látszólag "átfordulnak". A jelenség oka, hogy a sűrű részeken a fény jórészt elnyelődik, míg a ritkább tartományokon áthaladt több fényből több is szóródik felénk az apró szemcsékről.

Víz táplálja az Enceladus kitöréseit

Egy ide kapcsolódó hír alapján elképzelhető, hogy az Enceladus kitöréseit mégis a felszín alatti folyékony víz táplálja. A repedésekből kiáramló anyagsugarakkal kapcsolatban már korábban felvetődött, hogy azok egy mélyen lévő vízrétegből származnak. A későbbiekben azonban előtérbe kerültek azok a magyarázatok, amelyekhez kevesebb energia is elegendő, és nem feltétlen szükséges a folyékony víz. Ezek egyike szerint a kitöréseket a repedések falainak súrlódása generálja, utóbbit pedig az árapályerők hozzák létre. Egy másik modell szerint pedig egyéb gázmolekulák vannak a vízjég rácsszerkezetében, ún. kaltrátokat alkotva. Amikor ezek a világűrbeli vákuummal találkoznak, a gázmolekulák kiszabadulnak, kevés jeget szállítva magukkal.

Juergen Schmidt (University of Potsdam) és kollégái a Cassini mérései alapján megállapították az anyagsugarakban kirepülő szemcsék méretét, számát és a kibocsátás intenzitását. Mindezt összevetve kiderült, hogy a jelenség kiváltásához akkora hőmérséklet szükséges, amelyen a jég már megolvad. Feltételezésük alapján a felszín alatt lévő folyadék hőmérséklete 273 K körüli, és innen, a vízből a vákuummal érintkezve 300-500 méter/másodperc sebességgel áramlanak ki a vízmolekulák.

Miközben a repedésben haladnak, annak falai között ide-oda "pattognak", és energiát veszítenek. Végül az anyagsugár látványosan kitör a repedés nyílásánál, és a vízmolekulák az így keletkezett anyagsugárban kondenzálódak, jégszemcséket alkotva - majd a kirepülő anyag nagyobbik fele vissza is hullik a hold felszínére.