Νέες παρατηρήσεις παρουσιάζουν δυναμικές μεταβολές στις συγκεντρώσεις της μάζας στο δακτύλιο Α του Κρόνου

Πηγή: University of Colorado , 6 Σεπτεμβρίου 2005

Η αριστερή εικόνα παρουσιάζει το δακτύλιο Α του Κρόνου από το φασματογράφο υπεριώδους απεικόνισης στο διαστημικό σκάφος Cassini. Ο δακτύλιος Α είναι σε πιο σκούρο μπλε στο κέντρο, όπου οι βαρυτικές μάζες είναι μεγαλύτερες. Η παχύτερη μαύρη ζώνη στον δακτύλιο είναι το Χάσμα Enke, και η λεπτή μαύρη ζώνη πιο κάτω δεξιά είναι το Χάσμα Keeler. Η δεξιά εικόνα είναι μια προσομοίωση σε υπολογιστές πλάτους περίπου 150 μέτρων, που δείχνει μια περιοχή γεμάτη σωματίδια στο δακτύλιο Α. Τα σωματίδια κινούνται αντίθετα προς τη φορά των δεικτών του ρολογιού, από από κάτω προς τα πάνω.

Νέες παρατηρήσεις από το διαστημικό σκάφος Cassini, που βρίσκεται τώρα γύρω από τον Κρόνο, δείχνουν ότι τα σωματίδια που περιέχονται σε ένα από το πιο προεξέχον δακτύλιο του είναι παγιδευμένα σε συνεχώς μεταβαλλόμενες συστάδες από συντρίμμια, που τακτικά χωρίζονται και συγκεντρώνονται εκ νέου λόγω των βαρυτικών δυνάμεων του πλανήτη

Σύμφωνα με τον καθηγητή Larry Esposito του Εργαστηρίου για την Ατμοσφαιρική και Διαστημική Φυσική του πανεπιστημίου του Κολοράντο, συστάδες σωματιδίων  συγκεντρώνονται στο πιο ακραίο κύριο δακτύλιο, το δακτύλιο Α, με διαστάσεις που ξεκινούν από ένα μικρό αυτοκίνητο έως ένα φορτηγό, και είναι πάρα πολύ μικρές για να φωτογραφηθούν από τις κάμερες του διαστημικού σκάφους. Το μέγεθος και η συμπεριφορά των συστάδων των σωματιδίων το συμπέρανε μια ερευνητική ομάδα, που παρατηρούσε το φως μερικών άστρων καθώς ο δακτύλιος περνούσε μπροστά από αυτά τα αστέρια. Μια διαδικασία γνωστή ως αστρική έκλειψη.

Είναι οι πρώτοι επιστήμονες που ήταν σε θέση να μετρήσουν το μέγεθος, τον προσανατολισμό και το κενό χώρο αυτών των συμπαγών σωματιδίων στα δαχτυλίδια του Κρόνου. Ο Esposito είναι ο επικεφαλής των επιστημονικών ομάδων για ένα φασματογράφο, τον UVIS, ένα όργανο αξίας 12,5 εκατομμυρίων δολαρίων που βρίσκεται στον Cassini.

Ένας άλλος πλανητικός επιστήμονας, ο Joshua Colwell, ανέφερε ότι οι ερευνητές θεωρούν ότι τα σωματίδια των δακτυλίων του Κρόνου αποτελούνται από πάγο, σκόνη και βράχο, με διαστάσεις που κυμαίνονται από κόκκους σκόνης έως ένα βουνό μεγάλα. Οι νέες παρατηρήσεις για τις συστάδες των σωματιδίων δείχνουν ότι ο δακτύλιος Α είναι πρώτιστα ένας κενός χώρος.

"Το κενό διάστημα μεταξύ των μαζών, όπως καθορίστηκε από το UVIS είναι μεγαλύτερος από τα πλάτη των ίδιων των μαζών", λέει ο Colwell. "Εάν θα μπορούσαμε να φτάσουμε αρκετά κοντά στα δαχτυλίδια, αυτές οι μάζες θα εμφανίζονταν τόσο μικρές, επίπεδα, με πολύ λίγα σωματίδια μεταξύ τους."

Δεσμευμένες η μία στην άλλη από τη βαρύτητά τους, οι μάζες περιοδικά χωρίζουν από τις βαρυτικές παλίρροιες του Κρόνου, λέει ο Colwell.

Οι μεμονωμένες συστάδες ήταν μεγαλύτερες πλησίον της μέσης του δακτυλίου και ήταν μικρότερες προς τις άκρες του δαχτυλιδιού. Οι πυρήνες των συστάδων κυμαίνονται σε μέγεθος από δύο μέτρα έως 13 μέτρα. Δεν υπάρχει ακόμα καμία ένδειξη ότι παρόμοιες μάζες υπάρχουν και σε άλλα δαχτυλίδια του Κρόνου, κάτι που επιβεβαιώνουν τις προβλέψεις που γίνονται από την ομάδα που κάνει τις προσομοιώσεις σε υπολογιστές.

Η ομάδα του UVIS ανίχνευσε επίσης μια ασθενή ατμόσφαιρα στο μικροσκοπικό φεγγάρι του Κρόνου Εγκέλαδος, φτιαγμένη από υδρατμούς, αναφέρει ο Esposito. Οι ερευνητές δεν ανίχνευσαν κανένα ελεύθερο άτομο υδρογόνου ή οξυγόνου, κάτι που υπονοεί ότι το νερό απελευθερώθηκε πρόσφατα -- ίσως από μια τοπική σχισμή κοντά στο νότιο πόλο του φεγγαριού -- και δραπέτευσε από την επιφάνειά του. Ο Εγκέλαδος έχει διάμετρο, περίπου, 500 χιλιόμετρα μόνο.

Όταν συνδυάζονται με τις εικόνες του Cassini και τα αποτελέσματα από άλλα φασματόμετρα πάνω στο διαστημικό σκάφος, οι νέες παρατηρήσεις για τον Εγκέλαδο δείχνουν νερό και κόκκους πάγου να ξεφεύγουν από την επιφάνεια του φεγγαριού, όπως φεύγουν οι πίδακες των αερίων που έχουν παρατηρηθεί και στην επιφάνεια των κομητών, εξηγεί ο Esposito. "Ο ρυθμός του νερού που απελευθερώνεται είναι επαρκές για να παρέχει το ουδέτερο οξυγόνο που ανακαλύφθηκε  από το UVIS γύρω από τον Κρόνο πέρυσι και για να ανατροφοδοτήσει το δαχτυλίδι Ε του Κρόνου."

Μεταβολή του προφίλ των δακτυλίων

Όπως ανακοίνωσαν επίσης οι επιστήμονες της αποστολής, τα νέα δεδομένα δείχνουν επίσης ότι οι δακτύλιοι έχουν αλλάξει σημαντικά τα τελευταία 25 χρόνια, από την επίσκεψη του Voyager το 1981, με τον πιο εσωτερικό δακτύλιο D να έχει γίνει πιο αμυδρός, και να έχει μετακινηθεί κατά ένα μέρος του περίπου 200 χιλιόμετρα πλησιέστερα στον Κρόνο.

Μέχρι τώρα οι αστρονόμοι εκτιμούσαν ότι οι δακτύλιοι αποτελούνται από σώματα διαφόρων μεγεθών, μικρά σαν κόκκους άμμου ή μεγάλα σαν νησιά, τα οποία κινούνται με μεγάλη ταχύτητα και συχνά συγκρούονται μεταξύ τους σαν μπάλες το μπιλιάρδου.

Ο λεπτός δακτύλιος G (που βρίσκεται σε απόσταση 170.000 χιλιόμετρα γύρω από τον Κρόνο), φαίνεται να περιέχει εξασθενημένα τόξα, που μπορεί να κρύβουν πρόσθετους πλανήτες. Και το πιο εκπληκτικό, οι κόμβοι στο δακτύλιο F του πλανήτη φαίνονται να είναι σαν ένα συσπειρωμένο ελατήριο, που τυλίγεται γύρω από τον πλανήτη.

Οι δακτύλιοι του Κρόνου δεν αποτελούνται από συμπαγή «παγάκια», παγιδευμένα σε φρενήρεις τροχιές, αλλά από αφράτες χιονονιφάδες, οι οποίες μάλιστα συμπεριφέρονται σαν μικροσκοπικά φεγγάρια, αποκαλύπτει το σκάφος Cassini.

Όμως στην πραγματικότητα, διαπίστωσε το Cassini μελετώντας το θερμικό προφίλ των σωματιδίων, κάθε σωματίδιο έχει μια πλευρά, με θερμοκρασία -163 βαθμούς Κελσίου, και μια ψυχρή, λίγους βαθμούς πιο ψυχρή. Επίσης, καθώς τα σωματίδια περιφέρονται γύρω από τον πλανήτη, η θερμοκρασία τους στην πλευρά της ημέρας είναι περίπου 15 βαθμούς υψηλότερη από ό,τι στην πλευρά της νύχτας.

Αν τα σωματίδια κινούνταν πολύ γρήγορα, και συμπλήρωναν πολλές περιφορές γύρω από τον πλανήτη στη διάρκεια μιας ημέρας, αυτή η θερμοκρασιακή διαφορά θα ήταν πολύ μικρότερη, όπως ένα κοτόπουλο που περιστρέφεται γρήγορα στη σούβλα θερμαίνεται ομοιόμορφα.

Επίσης, το γεγονός ότι κάθε σωματίδιο έχει μια θερμή και μια ψυχρή πλευρά υποδεικνύει ότι η μία πλευρά είναι πάντα στραμμένη προς τον Κρόνο, όπως συμβαίνει με τη Σελήνη και τη Γη.

Οι ερευνητές επίσης συμπεραίνουν ότι τα σωματίδια θερμαίνονται και ψύχονται πολύ γρήγορα, κάτι που δεν θα συνέβαινε αν ήταν συμπαγή. Έτσι, λένε οι επιστήμονες μοιάζουν περισσότερο με αφράτες χιονόμπαλες παρά σαν συμπαγή παγάκια.

Οι επιστήμονες ενδιαφέρονται ιδιαίτερα για τους δακτυλίους του Κρόνου, καθώς είναι μοντέλο του δαχτυλιδιού αερίου και σκόνης γύρω από τον Ήλιο από το οποίο σχηματίστηκαν οι πλανήτες.