Οι δακτύλιοι του Κρόνου παρουσιάζουν εκπληκτικά χαρακτηριστικά

Από ABC News και τη NASA, 2 Ιουλίου 2004

Εικόνα ενός χάσματος στους δακτυλίους του Κρόνου, που είναι γνωστό ως χάσμα Encke. Η εικόνα λήφθηκε από το σκάφος Cassini μετά από την επιτυχημένη είσοδο του σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο και παρουσιάζει την ηλιόφωτη πλευρά των δακτυλίων.

Το διαστημικό σκάφος Cassini έστειλε ήδη  πίσω στη Γη τις πρώτες του εικόνες από τους μεγαλοπρεπείς δακτυλίους του Κρόνου, δείχνοντας τις εκπληκτικά απότομες και καθαρές άκρες τους καθώς και τους κυματισμούς της ενέργειας μέσα σε αυτούς τους μυστήριους σχηματισμούς.

Οι επιστήμονες ήδη πήραν, επίσης, καλές πληροφορίες για τους ήχους του Κρόνου, καθώς το σκάφος πέρασε μέσω της άκρης του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη, το οποίο υποχωρεί και ρέει όπως ο ωκεανός.

Οι ραδιοήχοι της περιστροφής του Κρόνου, που είναι επίσης οι πρώτοι ήχοι από αντήχηση από τον Κρόνο που μελετήθηκαν από το Cassini, είναι σαν τον κτύπο της καρδιάς και μπορούν να ακουστούν (ιστοσελίδα http://www.jpl.nasa.gov/videos/cassini/0604/ και http://www-pw.physics.uiowa.edu/space-audio)

Αν και είχαν λίγο χρόνο να αναλύσουν τι έβλεπαν και τι άκουγαν, οι επιστήμονες είπαν ότι τα στοιχεία θα μπορούσαν να τους βοηθήσουν να εξηγήσουν τη γέννηση ολόκληρου του ηλιακού συστήματος.

"Εάν θέλετε να καταλάβετε πώς διαμορφώθηκε το ηλιακό σύστημα, πηγαίνετε στον Κρόνο", είπε η Δρ Carolyn Porco, επικεφαλής του προγράμματος απεικόνισης του Cassini στο Ίδρυμα Διαστημικής Επιστήμης στο Boulder του Κολοράντο.

Ο διευθυντής προγράμματος Robert Mitchell, είπε ότι το σκάφος είναι σε άριστη κατάσταση μετά το επταετές ταξίδι του και εισήλθε σε τροχιά με πολύ μεγάλη ακρίβεια, που οι επικεφαλείς συζητούν εάν πρέπει να κάνουν μια προγραμματισμένη διορθωτική κίνηση το Σαββατοκύριακο.

Εκπληκτικές φωτογραφίες από τον Κρόνο

Οι νέες εκπληκτικές φωτογραφίες στην υπεριώδη περιοχή που μετέδωσε το διαστημικό σκάφος Cassini προσφέρουν στους αστρονόμους νέα στοιχεία για τη σύσταση των δακτυλίων του Κρόνου, ίσως και για τη δημιουργία του Ηλιακού Συστήματος. Τα στεφάνια που περιβάλλουν τον πλανήτη δεν περιέχουν μόνο πάγο νερού, αλλά και μικροσκοπικούς βράχους.

Τα σωματίδια αυτά, αναφέρει ανακοίνωση της NASA, ίσως επαναφέρουν τη θεωρία ότι οι δακτύλιοι σχηματίστηκαν από τη βίαιη διάλυση κάποιου δορυφόρου.

Στο υπεριώδες μέρος του φάσματος οι δακτύλιοι φαίνονται κόκκινοι και τιρκουάζ. Το κόκκινο, που αντιστοιχεί σε «βρώμικα» υλικά όπως η σκόνη, είναι εντονότερο στην εσωτερική πλευρά των δακτυλίων, ενώ το τιρκουάζ, που αντιστοιχεί στον πάγο, απαντάται στις παχύτερες εξωτερικές λωρίδες.

Ιδιαίτερη εντύπωση προκάλεσαν στους αστρονόμους οι μεγάλες ποσότητες σκόνης που εντοπίστηκαν στη Ζώνη Cassini, το μεγάλο κενό ανάμεσα στους δακτυλίους Α και Β.

Αυτά τα υλικά έχουν μάλιστα την ίδια φασματική υπογραφή με το σκοτεινό υλικό που βρέθηκε ότι καλύπτει τον δορυφόρο του Κρόνου Φοίβη. Η σκόνη θα μπορούσε θεωρητικά να είναι τα συντρίμμια από τη διάλυση ενός παλιού φεγγαριού.

Η λύση του μυστηρίου των δακτυλίων του Κρόνου ίσως προσφέρει και νέα στοιχεία για το σχηματισμό του Ηλιακού Συστήματος. Οι πλανήτες, πιστεύουν οι κοσμολόγοι, δημιουργήθηκαν από τη συσσωμάτωση υλικού που περιφερόταν γύρω από τον Ήλιο, όπως τα κομμάτια πάγου και η σκόνη περιφέρονται σε ζώνες γύρω από τον Κρόνο.

Αντικείμενο μπορεί να έχει χτυπήσει πρόσφατα τους παγωμένους δακτυλίους

Αυτές οι παρατηρήσεις του Κρόνου με τη βοήθεια ενός ειδικού οργάνου απεικόνισης στην υπεριώδη περιοχή, παρουσιάζουν ότι έχει ξεκινήσει πολύ πρόσφατα μια δραστηριότητα. Στους προηγούμενους έξι μήνες, περίπου, κάποιο άγνωστο αντικείμενο μπορεί να είχε χτυπήσει τους δακτυλίους με εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες και απελευθέρωσε τεράστιες ποσότητες οξυγόνου από τα μόρια του πάγου. Αλλά κανένας δεν έχει δει αυτό το μυστήριο αντικείμενο, ούτε κανένας δεν ξέρει τι μπορεί να είναι.

Επιπλέον, σωματίδια που εμφανίζονται να είναι κάποιο είδος "ρύπου" φαίνονται να περιβάλλουν τον πλανήτη μέσα στο μεγαλύτερο κενό χάσμα μεταξύ των παγωμένων δακτυλίων, αλλά κανένας δεν ξέρει ακόμα από τι αποτελείται αυτός ο ρύπος.

Ο Donald Shemansky του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας, που έχει χρησιμοποιήσει το φασματογράφο υπεριώδους απεικόνισης του Cassini για να παρατηρήσει τον Κρόνο και το σύστημα των δακτυλίων του σε όλη την περίοδο της προσέγγισης του διαστημικού σκάφους στον πλανήτη, ανέφερε ότι οι μετρήσεις του οξυγόνου που περιβάλλει τον Κρόνο παρουσιάζουν μια ξαφνική και τεράστια αύξηση πολλαπλάσια εκείνης που εμφανιζόταν τον Ιανουάριο.

Πλημμύρισε με οξυγόνο το περιβάλλον του πλανήτη, ανέφερε, και φαίνεται ότι το αντικείμενο -- ίσως κάποιος αστεροειδής ή ένας μετεωρίτης που ήρθε από τα εξωτερικά περιθώρια του ηλιακού συστήματος -- μπορεί να έχει διάμετρο μόνο 5 έως 9 χιλιόμετρα, αλλά η ταχύτητα του έφτανε, σχεδόν, τα 220.000 km/h, εξήγησε o Shemansky.

Αυτή η ταχύτητα παρήγαγε τόσο πολλή ενέργεια, που πρέπει να έχει αποδεσμεύσει περισσότερες από 140 εκατομμύρια κιλά οξυγόνου από τα παγωμένα σωματίδια του δακτυλίου Ε του Κρόνου, ένας από τους επτά ξεχωριστούς δακτυλίους που αποτελούν το πιο εκθαμβωτικό χαρακτηριστικό γνώρισμα του πλανήτη.

Ο Roger Clark της Αμερικανικής Γεωλογικής Έρευνας στο Ντένβερ χαρτογραφεί τον πλανήτη και τους δακτυλίους του στις υπέρυθρες συχνότητες, και υπέβαλε έκθεση σχετικά με τις αινιγματικές παρατηρήσεις της ομάδας του, ένα χάσμα (με το όνομα Cassini) πλάτους 5.000 km στους δακτυλίους.

Ενώ οι ίδιοι οι δακτύλιοι αποτελούνται από σχεδόν καθαρό πάγο, που το μέγεθος του κυμαίνεται από  μικροσκοπικούς κόκκους έως λίθους στο μέγεθος ενός αυτοκινήτου, είπε, ότι το χάσμα Cassini δεν είναι καθόλου κενό, όπως προηγουμένως νομίζαμε. Μάλλον, είπε, κρατά σωματίδια κάποιας ουσίας πολύ διαφορετικής από τον πάγο, και τον αποκάλεσε "ρύπο", αν και η σύνθεσή του παραμένει άγνωστη για τώρα.

Η ουσία αυτή εμφανίζεται να αποτελείται από υλικό σαν την επιφάνεια του πιο ακραίου φεγγαριού του Κρόνου, της Φοίβης, που ο Cassini φωτογράφισε καθώς πέρασε πολύ κοντά του στα μέσα Ιουνίου, λέει ο Clark. Οι φωτογραφίες της Φοίβης την παρουσίασαν ότι έχει μια επιφάνεια χαραγμένη και βραχώδη, που έχει κτυπηθεί από εξωτερικά αντικείμενα. Μπορεί λοιπόν ο ρύπος αυτός να αποτελείται από το ίδιο είδος υλικού, είπε.

Οι καθαρές άκρες εκπλήσσουν τους επιστήμονες

Οι αρχικές φωτογραφίες των δακτυλίων ήταν μαυρόασπρες και γεμάτες με ηλεκτρονικό "θόρυβο", αλλά ήταν όμως αρκετά καθαρές για να παρουσιάσουν τις λεπτές δομές και τις άκρες των δακτυλίων, που ήταν απροσδόκητα καθαρές και οξείες.

"Οι άκρες τους είναι πολύ καθαρές και πρέπει να υπάρχει κάποιος μηχανισμός για αυτό", αναφέρει η Porco.

Ένα δεύτερο σύνολο εικόνων, που λήφθηκε από την ηλιοφώτιστη πλευρά των δακτυλίων, έφθασε περίπου δύο ώρες αργότερα και ήταν πολύ οξείες, παρουσιάζοντας τους δακτυλίους και τα χάσματα με πολύ μεγαλύτερες λεπτομέρειες. Με το φωτισμό, η κοντινή φωτογράφηση του συνόλου "Α" των δακτυλίων τους έκανε να μοιάζουν με την επιφάνεια ενός δίσκου βινυλίου.

Οι επιστήμονες συγκλονίστηκαν με την ποσότητα και τη σαφήνεια των εικόνων. Αυτές θα είναι και οι πιο κοντινές εικόνες των δακτυλίων που θα τραβήξει το Cassini κατά τη διάρκεια της αποστολής, και σε μερικές περιπτώσεις θα είναι πέντε φορές πιο καθαρές από αυτές που τράβηξαν τα δύο Voyager πριν 20 χρόνια.

Αυτή η εικόνα παρουσιάζει ένα 'λυγισμένο' κύμα (δεξιά) και ένα κύμα πυκνότητας στο δακτύλιο Α του Κρόνου, εσωτερικά στο χάσμα Encke. Υπάρχουν δε άλλα πέντε σύνολα δακτυλίων.

Οι εικόνες παρουσίασαν "κύματα πυκνότητας", διασπάσεις στη συνέχεια των σωματιδίων στους δακτυλίους εξ αιτίας της ενέργειας των μικρών φεγγαριών, που περνούν έξω από αυτούς, τους οποίους οι επιστήμονες τους συγκρίνουν με το μοτίβο της πύκνωσης και της αραίωσης στους δρόμους με κυκλοφοριακή συμφόρηση.

Παρουσίασαν, επίσης, "λυγισμένα κύματα", όπου οι δακτύλιοι ήταν στρεβλωμένοι από τα αποτελέσματα των διερχομένων φεγγαριών.

Οι επιστήμονες κατασκεύασαν, επίσης, την πρώτη πλήρη εικόνα της μαγνητόσφαιρας του πλανήτη χρησιμοποιώντας ένα νέο όργανο, που πετά για πρώτη φορά με τον Cassini. Τα σκάφη Voyager ήταν σε θέση να συλλάβουν μόνο ένα μέρος της μαγνητικής φυσαλίδας που περιβάλλει τον πλανήτη.

"Έμεινα έκπληκτη με την ομορφιά και τη σαφήνεια αυτών των εικόνων. Μερικές εικόνες είναι τόσο καθαρές που νόμιζα ότι η ομάδα μου εδώ στο NASA Jet Propulsion Laboratory, μου έδειχνε όχι τις φωτογραφίες των δακτυλίων του Cassini αλλά μια προσομοίωση των δακτυλίων", ανέφερε η Porko.

Οι δακτύλιοι του Κρόνου σχηματίστηκαν σχετικά πολύ πρόσφατα σε σύγκριση με την ηλικία του ηλιακού συστήματος (πριν 5 δισεκατομμύρια χρόνια): μόλις λίγες δεκάδες εκατομμύρια χρόνια πριν. Τη μικρή ηλικία τους μας την αποκαλύπτει η φωτεινότητά και το μέγεθος τους. Ο πιθανός λόγος είναι η ότι το υλικό τους τους ανακυκλώνεται συνεχώς από μικρούς δορυφόρους-φεγγάρια, οι οποίοι αφού συγκεντρώσουν αέρια και σκόνη, μετά τα ελευθερώνουν. Παρόμοιοι δίσκοι αερίων και σκόνης στροβιλίζονταν γύρω από τον Ήλιο πριν 5 δισεκατομμύρια χρόνια. Και από τη συμπύκνωσή τους δημιουργήθηκαν οι πλανήτες. 

Νέα φάση αποστολής

Το διαστημόπλοιο αφού πέρασε μέσα από τους δακτυλίους, εισήλθε σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο την Πέμπτη, αφού ταξίδεψε πάνω από 3,5 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα από τον Οκτώβριο του 1997.

Για να φτάσει στον Κρόνο χρησιμοποίησε τη βαρύτητα της Αφροδίτης, της Γης και του Δία ώστε να πάρει την κατάλληλη ώθηση προς τον έκτο πλανήτη σε απόσταση από τον ήλιο. Αν δεν έκανε αυτούς τους ελιγμούς, τότε θα χρειαζόταν μια τεράστια ποσότητα καυσίμων.

Μετέφερε 12 όργανα μέτρησης και παρατήρησης τελευταίας τεχνολογίας, ενώ για την ηλεκτροδότησή του χρησιμοποίησε 32,5 κιλά πλουτώνιο, γιατί στην απόσταση που βρίσκεται ο Κρόνος από τον Ήλιο (διπλάσια από την απόσταση Ήλιου-Δία) η ηλιακή ακτινοβολία είναι μικρή. Τρεις θερμοηλεκτρικές ηλεκτρογεννήτριες ραδιοϊσοτόπων μετατρέπουν τη  θερμότητα που ελευθερώνεται με τη διάσπασή του πλουτωνίου σε ηλεκτρική ενέργεια.

Το μήκος του φτάνει τα 6,6 μέτρα ενώ το βάρος του 6 τόνους. Το συνολικό μήκος των καλωδίων του φτάνει τα 10 χιλιόμετρα με 20.000 συνδέσεις. Κόστισε συνολικά 3,3 δισεκατομμύρια δολάρια (4 και πλέον φορές το κόστος των δύο ρόβερ του Άρη μαζί). 

Το Cassini έχει ως στόχο να περάσει, τουλάχιστον, τέσσερα χρόνια για να μελετήσει τον πλανήτη, τους δακτυλίους του και μερικά από τα 31 γνωστά φεγγάρια του.

Μόλις τα επιστημονικά του όργανα αρχίσουν να καταγράφουν τα επιστημονικά δεδομένα (κάμερες, ραντάρ, μαγνητόμετρο, φασματόμετρα υπέρυθρης και ορατής ακτινοβολίας για την εύρεση της χημικής σύστασης τόσο του ιδίου του πλανήτη με τους δακτυλίους του όσο και των φεγγαριών του), τότε τρεις κεραίες θα αρχίσουν να στέλνουν τα δεδομένα πίσω στη Γη με ταχύτητα 249 kb/sec.

Η αποστολή του θα τελειώσει τον Ιούλιο του 2008 όταν θα έχουν τελειώσει τα πυρηνικά του καύσιμα.

Μεταφέρει δε ένα μικρότερο σκάφος, την κάψουλα Huygens βάρους 318 κιλά, το οποίο έχει ως σκοπό να αποχωριστεί από το Cassini στις 24 Δεκεμβρίου του 2004 και να πέσει με τη βοήθεια αλεξίπτωτων πάνω στην επιφάνεια του μεγαλύτερου φεγγαριού του Κρόνου, του Τιτάνα, για μια συνοπτική μελέτη της ατμόσφαιράς του.

Στις 14 Ιανουαρίου του 2005 (20 ημέρες αργότερα) το Huygens θα εισέλθει στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα με ταχύτητα κάπου 20.800 km/h. Λίγο μετά ανοίγει το κύριο αλεξίπτωτο και η ταχύτητα του πέφτει σε 1.450 km/h. Αφού αποβληθεί η εμπρόσθια προστατευτική του ασπίδα ξεκινούν οι μετρήσεις της ατμόσφαιρας του Τιτάνα.

Μετά από 15 λεπτά, περίπου, απελευθερώνεται το κύριο αλεξίπτωτο και ανοίγει ένα μικρότερο σταθεροποιητικό αλεξίπτωτο.

Η συνολική πτήση του θα κρατήσει, περίπου, 2,5 ώρες και τελικά θα φθάσει στον Τιτάνα. Έτσι θα γίνει το πρώτο αντικείμενο,  κατασκευασμένο από τον άνθρωπο, που θα προσγειωθεί στο φεγγάρι ενός άλλου πλανήτη.

Ήδη η NASA προετοιμάζει μια καινούργια αποστολή για την εξερεύνηση 3 δορυφόρων του Δία το 2012.  Το πρόγραμμα λέγεται Jupiter Icy Moons Orbiter και πρόκειται να εξετάσει ενδείξεις για την ύπαρξη ζωής στους 3 παγωμένους δορυφόρους του Δία.