In 2005 gaf NASA's Cassini-ruimtevaartuig ons een ongelooflijk beeld van Enceladus die fonteinen van waterdamp en ijs uitblaast. Nu staat Enceladus opnieuw in de schijnwerpers als de enige maan in het zonnestelsel waarvan bekend is dat deze een aanzienlijke bijdrage levert aan de chemie van de ouderplaneet.
Eerder dit jaar kondigde ESA aan dat haar Herschel Space Observatory een enorme torus waterdamp rond Saturnus had waargenomen die blijkbaar afkomstig was van Enceladus. Het beslaat een diameter van ongeveer 600.000 kilometer en is ongeveer 60.000 kilometer diep, maar meer dan de omvang ervan lijkt het te doen ... water toevoegen aan de bovenste atmosfeer van Saturnus. Omdat de damp niet detecteerbaar is bij zichtbare golflengten, kwam deze waarneming als openbaring voor de Herschel-scope.
"Herschel levert dramatische nieuwe informatie over alles, van planeten in ons eigen zonnestelsel tot sterrenstelsels die miljarden lichtjaren verwijderd zijn", zegt Paul Goldsmith, de NASA Herschel-projectwetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië.
Hoewel de infrarood-observatie van Herschel nieuw is, is de indicatie van een damptorus rond Saturnus dat niet. NASA's Voyager- en Hubble-missies hadden astronomen in het verleden aanwijzingen gegeven. In 1997 haalde de Infrared Space Observatory van de European Space Agency water in de atmosfeer van Saturnus aan en twee jaar later bevestigde NASA's Submillimeter Wave Astronomy Satellite het opnieuw. Maar deze bevestiging was slechts een puzzel. Water in de lagere wolkenniveaus van Saturnus kon niet boven het koudere bovendek uitstijgen ... Dus waar kwam het water vandaan? Het antwoord kwam in de vorm van Herschels observaties en enkele zeer slimme computermodellen.
"Wat geweldig is, is dat het model, dat één iteratie is in een lange reeks cloudmodellen, is gebouwd zonder kennis van de waarneming." zegt Tim Cassidy, een recente postdoctorale onderzoeker bij JPL die nu aan het University of Colorado's Laboratory for Atmospheric and Space Physics, Boulder, werkt. “Degenen onder ons in deze kleine modelleergemeenschap gebruikten gegevens van Cassini, Voyager en de Hubble-telescoop, samen met de gevestigde fysica. We hadden zulke gedetailleerde ‘afbeeldingen’ van de torus niet verwacht en de match tussen model en data was een geweldige verrassing. "
Door deze simulaties veronderstelden onderzoekers dat veel van het water in de torus eenvoudigweg verloren ging in de ruimte en dat sommige door de zwaartekracht werden teruggetrokken om materiaal toe te voegen aan de ringen van Saturnus. Het is echter de 3-5% die de sfeer van Saturnus het meest interessant maakte. Hoeveel waterdamp is er precies? Dankzij de combinatie van informatie van zowel Herschel als het Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS) -instrument aan boord van het Cassini-ruimtevaartuig, hebben we geleerd dat er elke minuut ongeveer 12.000 kilogram uit Enceladus wordt geworpen. Kun je je voorstellen hoeveel dat zou oplopen in de periode van een jaar ... of meer ?!
"Met de Herschel-metingen van de torus uit 2009 en 2010 en ons wolkenmodel konden we een bronsnelheid berekenen voor waterdamp afkomstig van Enceladus", zei Cassidy. "Het sluit heel nauw aan bij de UVIS-bevinding, die een heel andere methode gebruikte."
"We kunnen het water Enceladus zien verlaten en we kunnen het eindproduct - atomaire zuurstof - in het Saturnus-systeem detecteren", zegt Candy Hansen, lid van het wetenschapsteam van Cassini UVIS, van het Planetary Science Institute, Tucson, Ariz. "Het is erg leuk met Herschel om in de tussentijd bij te houden waar het naartoe gaat. ”
Een klein percentage komt neer op een aantal enorm grote aantallen, en de watermoleculen van de torus beïnvloeden de atmosfeer van Saturnus in hoge mate door waterstof en zuurstof bij te dragen.
"Als water in de torus rondhangt, is het onderhevig aan de processen die watermoleculen dissociëren", zegt Hansen, "eerst tot waterstof en hydroxide, en dan dissocieert het hydroxide tot waterstof en atomaire zuurstof." Deze zuurstof wordt verspreid door het Saturnus-systeem. “Cassini ontdekte atomaire zuurstof tijdens zijn nadering tot Saturnus, voordat het in een baan om de aarde ging. Niemand wist destijds waar het vandaan kwam. Nu doen we het. '
Er gaan maar een paar dagen voorbij dat we niets nieuws leren over het zonnestelsel en zijn innerlijke werking. Dankzij waarnemingen zoals die gedaan door de Herschel Space Observatory en missies zoals Cassini-Huygens, zijn we in staat om de dynamiek achter de schoonheid verder te begrijpen ... en hoe een kleine speler een grote rol kan spelen.
"Het diepe effect dat deze kleine maan Enceladus heeft op Saturnus en zijn omgeving is verbazingwekkend", zegt Hansen.
Oorspronkelijke verhaalbron: JPL News Release.
