Från ett JPL-pressmeddelande:
En ny analys baserad på data från NASA: s Cassini-rymdskepp hittar en orsakssamband mellan mystiska, periodiska signaler från Saturns magnetfält och explosioner av varm joniserad gas, känd som plasma, runt planeten.
Forskare har funnit att enorma plasma moln periodvis blomstrar runt Saturnus och rör sig runt planeten som en obalanserad mängd tvätt på spincykeln. Rörelsen av denna heta plasma ger en upprepande signatur "dum" i mätningar av Saturnus roterande magnetiska miljö och hjälper till att illustrera varför forskare har haft en så svår tid att mäta en dagslängd på Saturnus.
"Detta är ett genombrott som kan peka oss på ursprunget till de mystiskt förändrade periodiciteterna som fördunker Saturnus verkliga rotationsperiod," sade Pontus Brandt, huvudförfattaren på papper och en Cassini-teamforskare baserad vid Johns Hopkins University Applied Physics Laboratorium i Laurel, Md. "Den stora frågan är nu varför dessa explosioner inträffar med jämna mellanrum."
Uppgifterna visar hur plasmainjektioner, elektriska strömmar och Saturns magnetfält - fenomen som är osynliga för det mänskliga ögat - är partner i en komplicerad koreografi. Periodiska plasmaexplosioner bildar öar med tryck som roterar runt Saturnus. Trycköarna "blåser upp" magnetfältet.
En ny animation som visar det länkade beteendet kan ses på Cassinis webbplats.
Visualiseringen visar hur osynlig het plasma i Saturns magnetosfär - den magnetiska bubblan runt planeten - exploderar och snedvrider magnetfältlinjer som svar på trycket. Saturnus magnetosfär är inte en perfekt bubbla eftersom den blåses tillbaka av kraften från solvinden, som innehåller laddade partiklar som strömmar från solen.
Solvindens kraft sträcker magnetfältet på den sida av Saturn som vetter bort från solen till en så kallad magnetotail. Magnetstångens kollaps verkar starta en process som orsakar de heta plasmaskurarna, som i sin tur blåser upp magnetfältet i den inre magnetosfären.
Forskare undersöker fortfarande vad som orsakar Saturns magnetskott att kollapsa, men det finns starka indikationer på att kall, tät plasma ursprungligen från Saturnus måne Enceladus roterar med Saturn. Centrifugalkrafter sträcker magnetfältet tills en del av svansen snäpp tillbaka.
Den knäppande ryggen värmer plasma runt Saturnus och den uppvärmda plasmaen fastnar i magnetfältet. Den roterar runt planeten på öar med en hastighet av cirka 100 kilometer per sekund (200 000 mph). På samma sätt som hög- och lågtryckssystem på jorden orsakar vind, orsakar det höga rymdetrycket elektriska strömmar. Strömmar orsakar magnetfältförvrängningar.
En radiosignal som kallas Saturnus Kilometrisk strålning, som forskare har använt för att uppskatta längden på en dag på Saturnus, är intimt kopplad till beteendet hos Saturns magnetfält. Eftersom Saturnus inte har någon yta eller en fast punkt för att klocka på sin rotationshastighet, har forskare utgått från rotationshastigheten från att tima topparna i denna typ av radioemission, som antas öka med varje rotation av en planet. Denna metod har fungerat för Jupiter, men Saturn-signalerna har varierat. Mätningar från början av 1980-talet tagna av NASA: s Voyager-rymdskepp, uppgifter som erhölls 2000 av ESA / NASA Ulysses-uppdraget och Cassini-data från ungefär 2003 till nutid skiljer sig i liten, men betydande grad. Som ett resultat är forskare inte säkra på hur lång en Saturn-dag är.
"Det viktiga med det nya arbetet är att forskare börjar beskriva de globala, kausala förhållandena mellan några av de komplexa, osynliga krafterna som formar Saturn-miljön," sa Marcia Burton, Cassini-fälten och partiklar som utreder forskare vid NASA: s Jet Propulsion Laboratory , Pasadena, Kalif. ”De nya resultaten ger oss fortfarande inte längden på en Saturn-dag, men de ger oss viktiga ledtrådar för att börja räkna ut det. Saturnus dagslängd, eller Saturnus rotationshastighet, är viktig för att bestämma de grundläggande egenskaperna för Saturnus, liksom strukturen på dess inre och hastigheten på dess vindar. "
Plasma är osynlig för det mänskliga ögat. Men jonen och den neutrala kameran på Cassinis magnetosfäriska avbildningsinstrument tillhandahåller en tredimensionell vy genom att upptäcka energiska neutrala atomer som avges från plasmamolnen runt Saturnus. Energiska neutrala atomer bildas när kall, neutral gas kolliderar med elektriskt laddade partiklar i ett moln av plasma. De resulterande partiklarna är neutralt laddade så att de kan fly magnetfält och zooma ut i rymden. Utsläppen av dessa partiklar sker ofta i de magnetfält som omger planeterna.
Genom att sätta ihop bilder som erhållits varje halvtimme producerade forskare filmer av plasma när det drev runt planeten. Forskare använde dessa bilder för att rekonstruera 3-D-trycket producerat av plasmamolken och kompletterade dessa resultat med plasmatryck härrörande från Cassini-plasmaspektrometern. När forskarna förstod trycket och dess utveckling kunde de beräkna tillhörande magnetfältstörningar längs Cassini-flygvägen. Den beräknade fältstörningen matchade det observerade magnetfältet "thumps" perfekt, vilket bekräftar källan till fältsvängningarna.
"Vi vet alla att förändrade rotationsperioder har observerats vid pulsars, miljoner ljusår från vårt solsystem, och nu upptäcker vi att ett liknande fenomen observeras just här vid Saturnus," sa Tom Krimigis, huvudutredare för magnetosfäriska avbildningsinstrumentet , också baserad på Applied Physics Laboratory och Academy of Athens, Greece. ”Med instrument precis där det händer, kan vi berätta att plasmaflöden och komplexa strömsystem kan maskera den verkliga rotationsperioden för den centrala kroppen. Det är så observationer i vårt solsystem hjälper oss att förstå vad som ses i avlägsna astrofysiska föremål. "
Källa: JPL
