Van een JPL-persbericht:
Een nieuwe analyse op basis van gegevens van NASA's Cassini-ruimtevaartuig vindt een oorzakelijk verband tussen mysterieuze, periodieke signalen van het magnetische veld van Saturnus en explosies van heet geïoniseerd gas, ook wel plasma genoemd, over de hele planeet.
Wetenschappers hebben ontdekt dat enorme plasmawolken periodiek rond Saturnus bloeien en over de planeet bewegen als een onevenwichtige lading wasgoed op de centrifuge. De beweging van dit hete plasma produceert een herhalende kenmerkende "dreun" in metingen van de roterende magnetische omgeving van Saturnus en helpt te illustreren waarom wetenschappers het zo moeilijk hebben gehad om de lengte van een dag op Saturnus te meten.
"Dit is een doorbraak die ons kan wijzen op de oorsprong van de mysterieus veranderende periodiciteit die de ware rotatieperiode van Saturnus vertroebelt", zegt Pontus Brandt, de hoofdauteur op papier en een Cassini-teamwetenschapper aan de Johns Hopkins University Applied Physics Laboratorium in Laurel, Md. "De grote vraag is nu waarom deze explosies periodiek plaatsvinden."
De gegevens laten zien hoe plasma-injecties, elektrische stromen en het magnetische veld van Saturnus - verschijnselen die voor het menselijk oog onzichtbaar zijn - partners zijn in een ingewikkelde choreografie. Periodieke plasma-explosies vormen drukeilanden die rond Saturnus draaien. De eilanden van druk 'blazen' het magnetische veld op.
Op de website van Cassini is een nieuwe animatie te zien die het gekoppelde gedrag laat zien.
De visualisatie laat zien hoe onzichtbaar heet plasma in de magnetosfeer van Saturnus - de magnetische bel rond de planeet - explodeert en vervormt magnetische veldlijnen als reactie op de druk. De magnetosfeer van Saturnus is geen perfecte bel omdat hij wordt teruggeblazen door de kracht van de zonnewind, die geladen deeltjes bevat die van de zon stromen.
Door de kracht van de zonnewind wordt het magnetische veld van de van de zon afgekeerde zijde van Saturnus uitgerekt tot een zogenaamde magnetotail. De ineenstorting van de magnetotail lijkt een begin te maken met een proces dat de hete plasma-bursts veroorzaakt, die op hun beurt het magnetische veld in de innerlijke magnetosfeer opblazen.
Wetenschappers onderzoeken nog steeds wat de oorzaak is van het instorten van de magnetotail van Saturnus, maar er zijn sterke aanwijzingen dat koud, dicht plasma, oorspronkelijk afkomstig van Saturnusmaan Enceladus, roteert met Saturnus. Centrifugale krachten strekken het magnetische veld uit totdat een deel van de staart terugschiet.
De teruggeklapte warmte verwarmt plasma rond Saturnus en het verwarmde plasma raakt gevangen in het magnetische veld. Het draait rond de planeet in eilanden met een snelheid van ongeveer 100 kilometer per seconde (200.000 mph). Net zoals hoge- en lagedruksystemen op aarde winden veroorzaken, veroorzaakt de hoge druk in de ruimte elektrische stromen. Stromen veroorzaken vervormingen van het magnetische veld.
Een radiosignaal dat bekendstaat als Saturnus kilometrische straling, waarmee wetenschappers de lengte van een dag op Saturnus hebben geschat, is nauw verbonden met het gedrag van het magnetische veld van Saturnus. Omdat Saturnus geen oppervlak of vast punt heeft om de rotatiesnelheid te klokken, hebben wetenschappers de rotatiesnelheid afgeleid uit het timen van de pieken in dit type radio-emissie, waarvan wordt aangenomen dat ze met elke rotatie van een planeet toenemen. Deze methode heeft voor Jupiter gewerkt, maar de Saturn-signalen zijn gevarieerd. Metingen uit het begin van de jaren tachtig door het Voyager-ruimtevaartuig van NASA, gegevens die in 2000 zijn verkregen door de ESA / NASA Ulysses-missie en Cassini-gegevens van ongeveer 2003 tot heden verschillen in kleine, maar significante mate. Als gevolg hiervan weten wetenschappers niet zeker hoe lang een Saturnusdag is.
"Wat belangrijk is aan dit nieuwe werk, is dat wetenschappers beginnen met het beschrijven van de wereldwijde, causale relaties tussen enkele van de complexe, onzichtbare krachten die de Saturnusomgeving vormen", zegt Marcia Burton, de Cassini-velden en deeltjesonderzoekswetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory. , Pasadena, Californië. “De nieuwe resultaten geven ons nog steeds niet de lengte van een Saturnusdag, maar ze geven ons wel belangrijke aanwijzingen om het uit te zoeken. De daglengte van Saturnus of de rotatiesnelheid van Saturnus is belangrijk voor het bepalen van de fundamentele eigenschappen van Saturnus, zoals de structuur van het interieur en de snelheid van de wind. '
Plasma is voor het menselijk oog onzichtbaar. Maar de ionen- en neutrale camera op Cassini's magnetosferische beeldinstrument biedt een driedimensionaal beeld door energetische neutrale atomen te detecteren die worden uitgezonden door de plasmawolken rond Saturnus. Energetische neutrale atomen ontstaan wanneer koud, neutraal gas in botsing komt met elektrisch geladen deeltjes in een plasmawolk. De resulterende deeltjes zijn neutraal geladen, dus ze kunnen ontsnappen aan magnetische velden en inzoomen op de ruimte. De emissie van deze deeltjes vindt vaak plaats in de magnetische velden rondom planeten.
Door elk half uur verkregen beelden aan elkaar te rijgen, maakten wetenschappers films van plasma terwijl het rond de planeet zweefde. Wetenschappers gebruikten deze beelden om de door de plasmawolken geproduceerde 3D-druk te reconstrueren en vulden die resultaten aan met plasmadrukken die afkomstig waren van de Cassini-plasmaspectrometer. Zodra wetenschappers de druk en de evolutie ervan begrepen, konden ze de bijbehorende magnetische veldstoringen langs het Cassini-vluchtpad berekenen. De berekende veldverstoring kwam perfect overeen met het waargenomen magnetische veld "bonzen" en bevestigde de bron van de veldoscillaties.
"We weten allemaal dat veranderende rotatieperioden zijn waargenomen bij pulsars, miljoenen lichtjaren van ons zonnestelsel, en nu ontdekken we dat een soortgelijk fenomeen hier bij Saturnus wordt waargenomen", zegt Tom Krimigis, hoofdonderzoeker van het magnetosferische beeldvormingsinstrument , ook gevestigd aan het Applied Physics Laboratory en de Academie van Athene, Griekenland. "Met instrumenten precies op de plek waar het gebeurt, kunnen we zien dat plasmastromen en complexe stroomsystemen de echte rotatieperiode van het centrale lichaam kunnen maskeren. Zo helpen waarnemingen in ons zonnestelsel ons te begrijpen wat we zien in verre astrofysische objecten. "
Bron: JPL
