Cassini-uppdraget till Saturnus slutade för ett och ett halvt år sedan, men vetenskapliga resultat kommer fortfarande från alla uppgifter som den samlade in. När Cassini flyttade närmare Saturnus under de sista månaderna, såg den en mycket detaljerad titt på gasgigantens ringar, resande mellan dem och planeten själv. Den detaljerade inspektionen väckte en hel del frågor om alla interaktioner som formade dessa ringar.
En ny artikel publicerad i Science presenterar några av resultaten från Cassinis närbild på ringarna.
Små månkronor finns i överflöd i Saturns ringsystem, och dessa kroppar interagerar med de isiga partiklarna som utgör huvuddelen av ringarna. Detta resulterar i en mängd olika former och strukturer i ringstrukturen, ungefär som hur planeter bildas i den protoplanetära skivan runt en stjärna. Det betyder att ringarna är som ett laboratorium som forskaren kan kika till för att lära sig om bildandet av planeter.
"Dessa nya detaljer om hur månarna skulpturerar ringarna på olika sätt ger ett fönster till bildning av solsystem ..."
Huvudförfattare och Cassini-forskare Matt Tiscareno från SETI Institute i Mountain View, Kalifornien.
Under Cassini-rymdskeppets slutliga titt på ringarna upptäckte den strukturer och mönster som sträckte sig från klumpiga till halmliknande. Denna variation ställer frågor om hur exakt de formades och hur historien med interaktioner är som formade dem. Att lägga till frågorna är hur färg, temperatur och kemi förändras över ringstrukturen.
Men som mycket vetenskap väcker denna studie både nya frågor och belyser befintliga frågor.
F-ringen är den yttersta bestämda ringen i Saturnus ringstruktur, och förmodligen den mest aktiva. Den innehåller funktioner som kan variera i tidsskalor så små som några timmar. En studie från 2008 visade att det finns flera månkronor i arbetet i F-ringen, och deras kollisioner och gravitationseffekter är ansvariga för några av klumparna och längsgående kanalerna i den ringen.
I den här nya artikeln har forskare nollat in en serie påverkade genererade streck i F-ringen som har samma längd och orientering. De drar slutsatsen att en flock av kollisioner som slog ringarna samtidigt är ansvariga. Detta är viktigt eftersom det utesluter kometära skräp som en orsak och belyser den roll som strömmar av material som kretsar kring Saturnus spelar i utformningen av ringarnas struktur.
"Dessa nya detaljer om hur månarna skulpturerar ringarna på olika sätt ger ett fönster till bildning av solsystemet, där du också har diskar som utvecklas under påverkan av massor inbäddade i dem," säger huvudförfattare och Cassini-forskare Matt Tiscareno från SETI Institutet i Mountain View, Kalifornien.
De utmärkta närbildsvyerna av ringarna som Cassini fångade under sina Ring Grazing Orbits mellan december 2016 och april 2017 visade tre olika typer av strukturer: klumpiga, släta och strimmiga. De visar också tydligt att de tre typerna finns i bälten med skarpa gränser mellan varandra. Anledningen till detta är oklart, eftersom forskare inte kan identifiera några ringegenskaper kopplade till bälten.
"Det måste finnas något annorlunda med partiklarnas egenskaper ... Och vi vet ännu inte vad det är."
Huvudförfattare och Cassini-forskare Matt Tiscareno från SETI Institute i Mountain View, Kalifornien.
"Detta säger hur ringarna ser ut är inte bara en funktion av hur mycket material det finns," sade Tiscareno. ”Det måste finnas något annorlunda med partiklarnas egenskaper, kanske påverkar vad som händer när två ringpartiklar kolliderar och studsar från varandra. Och vi vet ännu inte vad det är. ”
Cassini hade ännu mer mystiska fynd, som avslöjades av dess synliga och infraröda kartläggningspektrometer (VIMS). Som namnet säger, det avbildade ringarna i både synliga och infraröda. VIMS fann ovanligt svaga vatten-isband i den yttersta delen av A-ringen. Det är ett oväntat fynd, eftersom det är känt att det är mycket reflekterande, och hög reflektionsförmåga vanligtvis betyder mindre förorenad is och därmed starkare vattenisband.
VIMS hade fler överraskningar i butik. Medan forskare redan visste att vattenis är huvudkomponenten i Saturns ringar, var de ganska säkra på att andra is som ammoniakis och metanis var närvarande. Men VIMS kunde inte hitta någon av dessa två is, och inte heller hitta organiska föreningar, som borde vara där med tanke på det organiska materialet som Cassini tidigare hittade flyter från D-ringen in i Saturnus atmosfär.
"Om organiska ämnen fanns i stora mängder - åtminstone i huvudsakliga A-, B- och C-ringar - skulle vi se dem", säger Phil Nicholson, Cassini VIMS-forskare vid Cornell University i Ithaca, New York. "Jag är ännu inte övertygad om att de är en viktig del av huvudringarna."
Dessa är intressanta nya fynd för Saturnus-forskare och är pussel som kräver nya modeller att förklara. Men ingen av dem kan toppa Cassinis mest överraskande upptäckt: att Saturnus ringar är mycket yngre än tidigare trott.
Enligt NASA Ames Research Center Jeff Cuzzi, kommer vi in i en ny fas av att studera Saturn som kommer att se nya modeller utvecklade för att förklara dessa nya resultat.
"Vi ser så mycket mer och närmare, och vi får nya och mer intressanta pussel," sa Cuzzi. "Vi tar oss bara till nästa fas, som bygger nya, detaljerade modeller för ringutveckling - inklusive den nya uppenbarelsen från Cassini-uppgifterna att ringarna är mycket yngre än Saturn."
Vetenskap är både spännande och frustrerande eftersom varje ny framsteg i förståelse ger sina egna frågor. Detta är verkligen sant för den nya forskningen baserad på data från Cassinis närmaste, bästa titt på Saturnus och dess ringar.
"Det är som att stänga kraften ytterligare ett hack på vad vi kunde se i ringarna. Alla fick bara en tydligare bild av vad som händer, säger Linda Spilker, Cassini-projektforskare vid NASA: s Jet Propulsion Laboratory. "Att få den extra upplösningen besvarade många frågor, men så många lockande kvarstår."
Källor:
- Pressmeddelande: NASA: s Cassini avslöjar nya skulpturer i Saturnusringar
- Forskningsdokument: Cassini-Huygens utforskning av Saturn-systemet: 13 års upptäckt
- Forskningsdokument: Bestämningen av strukturen för Saturns F-ring av närliggande månfåglar
- NASA: Cassini Mission
- Space Magazine: Mimas skjuter genom Saturnus ringar som en snöplog
