De Cassini-missie naar Saturnus eindigde anderhalf jaar geleden, maar de wetenschappelijke resultaten komen nog steeds uit alle verzamelde gegevens. Toen Cassini in de laatste maanden dichter bij Saturnus kwam, bekeek hij de ringen van de gasreus zeer gedetailleerd en reisde tussen hen en de planeet zelf. Die gedetailleerde inspectie riep nogal wat vragen op over alle interacties die die ringen vormden.
Een nieuw artikel dat in Science is gepubliceerd, presenteert enkele van de resultaten van Cassini's close-up van de ringen.
In het ringsysteem van Saturnus zijn kleine moonlets aanwezig en die lichamen werken samen met de ijzige deeltjes die het grootste deel van de ringen vormen. Dit resulteert in een verscheidenheid aan vormen en texturen in de ringstructuur, net zoals hoe planeten worden gevormd in de protoplanetaire schijf rond een ster. Dat betekent dat de ringen als een laboratorium zijn waar wetenschappers naar kunnen kijken om meer te weten te komen over de vorming van planeten.
"Deze nieuwe details over hoe de manen de ringen op verschillende manieren vormgeven, bieden een venster op de vorming van het zonnestelsel ..."
Hoofdauteur en Cassini-wetenschapper Matt Tiscareno van het SETI Institute in Mountain View, Californië.
Tijdens de laatste blik op de ringen van het Cassini-ruimtevaartuig ontdekte het texturen en patronen die varieerden van klonterig tot stroachtig. Deze variëteit roept vragen op over hoe ze precies zijn gevormd en wat de geschiedenis van de interacties is die hen heeft gevormd. Toevoegen aan de vragen is hoe kleur, temperatuur en chemie veranderen over de ringstructuur.
Maar zoals veel wetenschap roept deze studie zowel nieuwe vragen op als werpt ze enig licht op bestaande vragen.
De F-ring is de buitenste definitieve ring in de ringstructuur van Saturnus en waarschijnlijk de meest actieve. Het bevat functies die binnen een paar uur kunnen variëren. Een onderzoek uit 2008 toonde aan dat er verschillende moonlets aan het werk zijn in de F-ring en dat hun botsingen en zwaartekrachteffecten verantwoordelijk zijn voor enkele klonten en longitudinale kanalen in die ring.
In dit nieuwe artikel richtten onderzoekers zich op een reeks door impact gegenereerde strepen in de F-ring die dezelfde lengte en oriëntatie hebben. Ze concluderen dat een zwerm impactors die tegelijkertijd de ringen raakte verantwoordelijk is. Dit is belangrijk omdat het komeetafval als oorzaak uitsluit en de rol benadrukt die materiaalstromen rond Saturnus spelen bij het vormgeven van de structuur van de ringen.
"Deze nieuwe details over hoe de manen de ringen op verschillende manieren vormgeven, bieden een venster op de vorming van het zonnestelsel, waar je ook schijven hebt die evolueren onder invloed van massa's die erin zijn ingebed," zei hoofdauteur en Cassini-wetenschapper Matt Tiscareno van de SETI Instituut in Mountain View, Californië.
De uitstekende close-upaanzichten van de ringen die Cassini tijdens zijn Ring Grazing Orbits tussen december 2016 en april 2017 vastlegde, lieten drie verschillende soorten structuren zien: klonterig, glad en streperig. Ze laten ook duidelijk zien dat de drie typen bestaan in riemen met scherpe grenzen tussen elkaar. De reden hiervoor is onduidelijk, omdat wetenschappers geen ringkenmerken kunnen identificeren die zijn verbonden met de riemen.
"Er moet iets anders zijn aan de kenmerken van de deeltjes ... en we weten nog niet wat het is."
Hoofdauteur en Cassini-wetenschapper Matt Tiscareno van het SETI Institute in Mountain View, Californië.
'Dit vertelt ons hoe de ringen eruitzien, niet alleen een functie van hoeveel materiaal er is,' zei Tiscareno. “Er moet iets anders zijn aan de eigenschappen van de deeltjes, misschien van invloed op wat er gebeurt als twee ringdeeltjes op elkaar botsen en stuiteren. En we weten nog niet wat het is. "
Cassini had nog meer mysterieuze bevindingen, die werden ontdekt door de Visible and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS). Zoals de naam al zegt, beeldde het de ringen af in zowel zichtbaar als infrarood. VIMS vond ongebruikelijk zwakke water-ijsbanden in het buitenste deel van de A-ring. Dat is een onverwachte bevinding, aangezien bekend is dat dat gebied sterk reflecterend is en een hoog reflectievermogen gewoonlijk minder vervuild ijs en dus sterkere waterijsbanden betekent.
VIMS had nog meer verrassingen in petto. Hoewel wetenschappers al wisten dat waterijs het hoofdbestanddeel is van de ringen van Saturnus, waren ze er vrij zeker van dat andere ijsjes zoals ammoniakijs en methaanijs aanwezig waren. Maar VIMS kon geen van deze twee ijsjes vinden en ook geen organische verbindingen, die er zouden moeten zijn gezien het organische materiaal dat Cassini eerder uit de D-ring naar de atmosfeer van Saturnus vloeide.
"Als organische stoffen er in grote hoeveelheden waren - tenminste in de belangrijkste A-, B- en C-ringen - zouden we ze zien", zegt Phil Nicholson, Cassini VIMS-wetenschapper van Cornell University in Ithaca, New York. "Ik ben er nog niet van overtuigd dat ze een belangrijk onderdeel zijn van de hoofdringen."
Dit zijn interessante nieuwe bevindingen voor Saturn-wetenschappers en het zijn puzzels die nieuwe modellen vereisen om uit te leggen. Maar geen van hen kan Cassini's meest verrassende ontdekking overtreffen: dat de ringen van Saturnus veel jonger zijn dan eerder werd gedacht.
Volgens Jeff Cuzzi van NASA Ames Research Center gaan we een nieuwe fase in van het bestuderen van Saturnus, waarin nieuwe modellen zullen worden ontwikkeld om deze nieuwe bevindingen uit te leggen.
"We zien zoveel meer en dichterbij, en we krijgen nieuwe en interessantere puzzels", zei Cuzzi. "We zijn net bezig met de volgende fase, namelijk het bouwen van nieuwe, gedetailleerde modellen van ringevolutie - inclusief de nieuwe onthulling van Cassini-gegevens dat de ringen veel jonger zijn dan Saturnus."
Wetenschap is zowel opwindend als frustrerend omdat elke nieuwe vooruitgang in begrip zijn eigen vragen met zich meebrengt. Dit geldt zeker voor het nieuwe onderzoek dat is gebaseerd op de gegevens van Cassini's beste, beste kijk op Saturnus en zijn ringen.
"Het is alsof je de stroom nog een tandje hoger zet op wat we in de ringen konden zien. Iedereen heeft zojuist een duidelijker beeld gekregen van wat er aan de hand is '', zegt Linda Spilker, Cassini-projectwetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory. "Het krijgen van die extra resolutie beantwoordde veel vragen, maar er blijven nog zoveel prikkelende vragen over."
Bronnen:
- Persbericht: NASA's Cassini onthult nieuwe sculpturen in Saturnusringen
- Onderzoekspaper: Cassini-Huygens 'verkenning van het Saturnus-systeem: 13 jaar ontdekking
- Onderzoekspaper: De bepaling van de structuur van de F-ring van Saturnus door nabijgelegen maanvogels
- NASA: Cassini Mission
- Space Magazine: Mimas duwt als een sneeuwschuiver door de ringen van Saturnus
