Ett universitet i Colorado i Boulder-byggt instrument som rider på Cassini-Huygens rymdskepp används för att skilja objekt i Saturns ringar mindre än en fotbollsplan, vilket gör dem dubbelt så skarpa som alla tidigare ringobservationer.
Joshua Colwell från CU-Boulders laboratorium för atmosfärs- och rymdfysik sa att observationerna gjordes med Ultraviolet Imaging Spectrograph, eller UVIS, när Cassini var cirka 4,2 miljoner miles, eller 6,75 miljoner kilometer, från Saturnus i juli. Saturn kretsar runt solen ungefär 1 miljard mil från jorden.
Colwell och hans kollegor använde en teknik känd som stellar ockultation för att avbilda ringpartiklarna och pekade instrumentet genom ringarna mot en stjärna, Xi Ceti. Svängningarna i stjärnbelysning som passerar genom ringarna ger information om strukturen och dynamiken hos partiklarna inom dem, säger Colwell, en UVIS-forskarlagmedlem.
Han jämförde Saturnus-systemet med en mammonisk fonografrekord, med planeten i mitten och ringarna sträckte sig utåt mer än 40 000 mil, eller 64 000 kilometer. Storleken på ringpartiklarna varierar från dammfläckar till berg, med de flesta som sträcker sig mellan kulor och stenblock, sade han.
Cassini-observationerna visar dramatiska variationer i antalet ringpartiklar över mycket korta avstånd, sade Colwell. Partiklarna i enskilda ringlets buntas tätt ihop, varvid mängden material faller abrupt vid ringletskanten.
"Det vi ser med de nya observationerna är att några av ringkanterna är mycket skarpa," sade Colwell. De vassa kanterna på små ringlets är särskilt tydliga i C-ringen och i den så kallade Cassini-divisionen på vardera sidan av den ljusa B-ringen, Saturnus största ring.
Cassini-observationerna med UVIS visar att avståndet mellan närvaro och frånvaro av kretsande material vid vissa ringkanter kan vara så lite som 160 fot, eller 50 meter, ungefär längden på en typisk kommersiell jetliner, sade han.
De vassa kanterna illustrerar dynamiken som begränsar ringprocesserna mot deras naturliga tendens att sprida sig till närliggande, tomt utrymme, säger Colwell. "Naturen avstår ett vakuum, så det är troligt att tyngdkraften från en närliggande liten måne och pågående meteoroidkollisioner begränsar partiklarna i ringen."
Colwell presenterade sina resultat vid det 36: e årliga mötet för avdelningen för planeten för vetenskaper som hölls i Louisville, Ky, 8 november till 12 november.
Den starka ockultationsprocessen med UVIS visar också mycket högupplösta vyer av flera täthetsvågor som är synliga i ringarna, inklusive en tidigare ostudierad, sade han. Densitetsvågor är krusningsliknande funktioner i ringarna orsakade av påverkan från Saturnus månar - i detta fall den lilla månen, Janus.
"Små månar nära Saturnus ringar rör omrörning av ringpartiklarna med deras gravitationella drag", sa Colwell. På vissa platser i ringarna, känd som resonanser, matchar en viss måns bana med bana för vissa ringpartiklar på ett sätt som förbättrar omrörningsprocessen, sade han.
Densitetsvågorna, som liknar en tätt lindad spiral, precis som spåret i en fonografskiva, sprider sig långsamt bort från resonansen mot den störande månen, sade han. "Detta kan skapa en våg i ringen som ser ut som en krusning i ett damm," sade Colwell.
"Formerna på dessa vågtoppar och tråg hjälper forskare att förstå om ringpartiklarna är hårda och studsande, som en golfboll, eller mjuka och mindre studsar, som en snöboll," sa Colwell. Han noterade att en densitetsvåganalys av forskare involverade i NASA: s Voyager 2-uppdrag som besökte Saturnus 1981 användes för att bestämma massan och tjockleken på planetens ringar.
Cassini-Huygens-uppdraget är ett samarbetsprojekt från NASA, Europeiska rymdorganisationen och den italienska rymdbyrån. Jet Propulsion Laboratory, en avdelning vid California Institute of Technology i Pasadena, förvaltar Cassini-Huygens uppdrag för NASA: s Science Mission Directorate i Washington, D.C.
CU-Boulder-professor Larry Esposito från LASP är den huvudsakliga utredaren för UVIS-instrumentet på 12,5 miljoner dollar, designat och byggt för JPL på CU-Boulder.
Originalkälla: CU Boulder News Release
