Een team van planetaire wetenschappers die aan de Cassini-Huygens-missie werken, heeft kleine, ijzige deeltjes in de pluim van Saturnus-maan Enceladus ontdekt die een verleidelijke glimp van het interieur van deze raadselachtige wereld bieden. De spectrometer op Cassini, de Cassini Plasma Spectrometer (CAPS) ontdekte een verrassing: de ijsdeeltjes zijn elektrisch geladen.
Cassini verkent Saturnus en zijn manen sinds 2004. Enceladus is 500 kilometer (300 mijl) breed en Cassini's instrumentarium heeft de maan actief gevonden, met stralen in de buurt van de zuidpool die gas en water duizenden kilometers de ruimte in spuwen . Tijdens twee bijzonder korte flybys van de maan in 2008, die slechts 52 en 25 km van het oppervlak scheerden met ongeveer 15 km per seconde (54.000 km per uur), werd het CAPS-instrument op het ruimtevaartuig erop gericht gas op te scheppen terwijl het door de pluim.
Het CAPS-instrument is ontworpen om geladen gas (plasma) te detecteren, maar de metingen in de pluim onthulden kleine ijskorrels waarvan de handtekeningen alleen aanwezig konden zijn als ze elektrisch geladen waren. Deze korrels, die waarschijnlijk slechts een paar nanometer breed zijn (miljardste van een meter - 50.000 keer dunner dan een mensenhaar), vallen in een groottebereik tussen gasatomen en veel grotere ijskorrels, die beide rechtstreeks werden bemonsterd tijdens eerdere Enceladus flybys. De deeltjes hebben zowel positieve als negatieve elektrische ladingen en de mix van ladingen varieerde toen het Cassini-ruimtevaartuig de pluim passeerde.
Dr. Geraint Jones en Dr. Chris Arridge, beiden van het Mullard Space Science Laboratory van University College London, presenteren de resultaten voor het CAPS-team op de European Week of Astronomy and Space Science-conferentie aan de University of Hertfordshire.
Jones en Arridge suggereren dat de korrels kunnen worden opgeladen via zogenaamde tribo-elektrische processen, door samen te stoten in de ventilatieopening onder het oppervlak van Enceladus voordat ze in de pluim terechtkomen. Dit geeft belangrijke hints naar de omstandigheden in de ventilatieopeningen en kan op zijn beurt helpen om de omstandigheden in het interieur te begrijpen.
Jones en Arridge zijn geïntrigeerd door wat hun ontdekking over Enceladus onthult: "Wat vooral fascinerend is, zijn de stofuitbarstingen die CAPS detecteert wanneer Cassini door de individuele stralen in de pluim gaat", zegt Jones. "Elke jet is echter gesplitst volgens lading", voegt Arridge toe, "Negatieve korrels zijn aan de ene kant en positieve aan de andere kant".
Arridge zei dat, terwijl deze geladen korrels van Enceladus weg reizen, hun paden worden gebogen door elektrische en magnetische velden in de gigantische magnetosfeer van Saturnus. Op deze manier fungeert de magnetosfeer van Saturnus als een enorme massaspectrometer voor de pluimdeeltjes, waardoor wetenschappers hun massa kunnen beperken. Arridge is begonnen met het modelleren van de paden van deze nieuw ontdekte deeltjes.
Geïoniseerd gas (plasma) in de magnetosfeer van Saturnus stroomt langs Enceladus met meer dan 80000 km per uur. Uit de resultaten van Arridge blijkt dat deze plasma-rivier, om te kunnen werken en deze stofdeeltjes Cassini te laten bereiken, aanzienlijk moet worden afgeremd, in en nabij de pluim, tot snelheden van minder dan 3200 km per uur. Deze vertraging van het plasma is het gevolg van het injecteren van deeltjes in de plasmastroom door de pluim - waardoor de hele stroom vertraagt, vergelijkbaar met wanneer auto's op een drukke snelweg rijden. Deze nieuwe resultaten leveren verder bewijs dat het materiaal in de Enceladus-pluim een enorme invloed heeft op de omgeving van de maan.
Toekomstige Cassini flybys zullen helpen de processen die plaatsvinden bij Enceladus en in de omgeving verder te begrijpen. William Herschel had niet kunnen vermoeden dat het kleine lichtpuntje dat hij in 1789 vond, zo'n exotische plek zou blijken te zijn.
Bron: RAS
