2005 gav NASA: s Cassini-rymdskepp oss en otrolig utsikt över Enceladus som tappar ut fontäner med vattenånga och is. Nu är Enceladus återigen i rampljuset som den enda månen i solsystemet som är känt för att väsentligt bidra till dess moderplanets kemi.
Tidigare i år tillkännagav ESA att dess Herschel Space Observatory hade observerat en enorm torus med vattenånga runt Saturnus som uppenbarligen härstammar från Enceladus. Den sträcker sig ungefär 600 000 kilometer och löper ungefär 60 000 kilometer djup, men mer än så stor som det verkar göra ... lägga till vatten i Saturns övre atmosfär. Eftersom ångan inte kan upptäckas vid synliga våglängder, kom denna observation som en uppenbarelse för Herschels räckvidd.
"Herschel tillhandahåller dramatisk ny information om allt från planeter i vårt eget solsystem till galaxer miljarder ljusår bort", säger Paul Goldsmith, NASA Herschel-projektforskare vid NASA: s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien.
Medan Herschels infraröda observation är ny, är indikationen på en ångtorus runt Saturn inte. NASA: s Voyager- och Hubble-uppdrag hade gett astronomer ledtrådar tidigare. 1997 citerade Europeiska rymdorganisationens infraröda rymdobservatorium vatten i Saturnus atmosfär och två år senare bekräftade NASA: s Submillimeter Wave Astronomy Satellite det igen. Men denna bekräftelse läggs bara till ett pussel. Vatten som finns i Saturnus lägre molnnivåer kunde inte stiga förbi det kallare, övre däck ... Så var kom vattnet ifrån? Svaret kom i form av Herschels observationer och en del väldigt skarp datormodellering.
"Det fantastiska är att modellen, som är en iteration i en lång rad molnmodeller, byggdes utan kunskap om observationen." säger Tim Cassidy, en ny forskarutbildning vid JPL som nu är på University of Colorado Laboratory for Atmospheric and Space Physics, Boulder. ”De av oss i detta lilla modelleringssamhälle använde data från Cassini, Voyager och Hubble-teleskopet, tillsammans med etablerad fysik. Vi förväntade oss inte så detaljerade "bilder" av torusen, och matchningen mellan modell och data var en underbar överraskning. ”
Genom dessa simuleringar antagde forskare att mycket av vattnet i torusen helt enkelt förlorades till rymden och vissa dras tillbaka av tyngdkraften för att lägga till material i Saturnus ringar. Men det är 3-5% som gjorde det tillbaka till Saturnus atmosfär som är det mest intressanta. Hur mycket vattenånga finns där ute? Tack vare att man kombinerar information från både Herschel och UVV-instrumentet ombord på Cassini-rymdskeppet har vi lärt oss att cirka 12 000 kilogram matas ut från Enceladus varje minut. Kan du föreställa dig hur mycket det skulle lägga till under ett år ... eller mer?
"Med Herschel-mätningarna av torusen från 2009 och 2010 och vår molnmodell kunde vi beräkna en källfrekvens för vattenånga från Enceladus," sade Cassidy. "Det stämmer mycket nära med UVIS-upptäckten, som använde en helt annan metod."
"Vi kan se vattnet som lämnar Enceladus och vi kan upptäcka slutprodukten - atomiskt syre - i Saturn-systemet", säger Cassini UVIS vetenskapsteammedlem Candy Hansen, Planetary Science Institute, Tucson, Ariz. "Det är mycket trevligt med Herschel att spåra var det går under tiden. ”
En liten procentandel lägger till några mäktiga stora siffror, och vattenmolekylerna från torusen påverkar Saturnus atmosfär till stor del genom att bidra med väte och syre.
"När vatten hänger i torus är det föremål för de processer som dissocierar vattenmolekyler," sade Hansen, "först till väte och hydroxid, och därefter dissocierar hydroxiden till väte och atomärt syre." Detta syre sprids genom Saturn-systemet. ”Cassini upptäckte atomiskt syre när det gick till Saturn, innan det gick in i banan. Då visste ingen var det kom ifrån. Nu gör vi det. ”
Det går väldigt få dagar att vi inte lär oss något nytt om solsystemet och dess inre funktioner. Tack vare observationer som gjort av Herschel Space Observatory och uppdrag som Cassini-Huygens, kan vi ytterligare förstå dynamiken bakom skönheten ... och hur en liten spelare kan bära en viktig roll.
"Den djupgående effekten denna lilla måne Enceladus har på Saturnus och dess miljö är häpnadsväckande," sade Hansen.
Original berättelse Källa: JPL News Release.
