I 2005 gav NASA's Cassini-rumfartøj os en utrolig udsigt over Enceladus, der skyllede springvand af vanddamp og is. Nu er Enceladus igen i rampelyset som den eneste måne i solsystemet, der vides at bidrage væsentligt til sin moderplanetets kemi.
Tidligere i år annoncerede ESA, at Herschel Space Observatory havde observeret en enorm torus vanddamp omkring Saturn, som tilsyneladende stammer fra Enceladus. Det spænder over 600.000 kilometer på tværs og løber omkring 60.000 kilometer dybt, men mere end dets størrelse er det, det ser ud til at gøre ... tilføjelse af vand til Saturns øvre atmosfære. Fordi dampen ikke kan detekteres ved synlige bølgelængder, kom denne observation som åbenbaring for Herschel-omfanget.
”Herschel leverer dramatiske nye oplysninger om alt fra planeter i vores eget solsystem til galakser milliarder af lysår væk,” sagde Paul Goldsmith, NASA Herschel-projektforsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien.
Mens Herschel-infrarøde observationer er ny, er indikationen på en damp torus omkring Saturn ikke. NASAs Voyager- og Hubble-missioner havde givet astronomer spor i fortiden. I 1997 citerede Det Europæiske Rumagenturs infrarøde rumobservatorium vand i Saturns atmosfære, og to år senere bekræftede NASAs Submillimeter Wave Astronomy Satellite det igen. Men denne bekræftelse føjede kun til et puslespil. Vand, der findes i Saturns lavere skyniveauer, kunne ikke stige forbi det koldere, øverste dæk ... Så hvor kom vandet fra? Svaret kom i form af Herschels observationer og nogle meget skarpe computermodellering.
”Det, der er forbløffende, er, at modellen, som er en iteration i en lang række skymodeller, blev bygget uden viden om observationen.” siger Tim Cassidy, en nylig post-doktorgradsforsker ved JPL, der nu er på University of Colorado's Laboratory for Atmospheric and Space Physics, Boulder. ”De af os i dette lille modelleringsfællesskab brugte data fra Cassini, Voyager og Hubble-teleskopet sammen med etableret fysik. Vi forventede ikke så detaljerede 'billeder' af torusen, og kampen mellem model og data var en vidunderlig overraskelse. ”
Gennem disse simuleringer antog forskerne, at meget af vandet i torusen simpelthen blev tabt til rummet, og nogle er trukket tilbage af tyngdekraften for at tilføje materiale til Saturns ringe. Det er dog 3-5%, der gjorde det tilbage til Saturns atmosfære, der er det mest interessante. Hvor meget vanddamp er derude? Takket være kombinationen af information fra både Herschel og Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS) -instrumentet ombord på Cassini-rumfartøjet har vi lært, at ca. 12.000 kilogram skubbes ud fra Enceladus hvert minut. Kan du forestille dig, hvor meget det ville tilføje i løbet af et år ... eller mere ?!
”Med Herschel-målingerne af torusen fra 2009 og 2010 og vores skymodel var vi i stand til at beregne en kildesats for vanddamp fra Enceladus,” sagde Cassidy. ”Det stemmer meget tæt sammen med UVIS-fundet, der brugte en helt anden metode.”
”Vi kan se, at vandet forlader Enceladus, og vi kan opdage slutproduktet - atomisk ilt - i Saturn-systemet,” sagde Cassini UVIS videnskabsteammedlem Candy Hansen fra Planetary Science Institute, Tucson, Ariz. ”Det er meget rart med Herschel at spore, hvor det går i mellemtiden. ”
En lille procentdel tilføjer nogle mægtige store tal, og vandmolekylerne fra torusen påvirker Saturns atmosfære i høj grad ved at bidrage med brint og ilt.
"Når vand hænger ud i torusen, er det underlagt de processer, der adskiller vandmolekyler," sagde Hansen, "først til hydrogen og hydroxid, og derefter dissocierer hydroxidet til brint og atomisk ilt." Dette ilt spredes gennem Saturn-systemet. ”Cassini opdagede atomisk ilt ved sin indsejling til Saturn, før det gik ind i kredsløb. På det tidspunkt vidste ingen, hvor det kom fra. Nu gør vi det. ”
Der går meget få dage, hvor vi ikke lærer noget nyt om solsystemet og dets indre funktion. Takket være observationer som dem, der er udført af Herschel Space Observatory og missioner som Cassini-Huygens, er vi i stand til yderligere at forstå dynamikken bag skønheden ... og hvordan en lille spiller kan bære en vigtig rolle.
”Den dybe virkning, denne lille måne Enceladus har på Saturn og dens miljø, er forbløffende,” sagde Hansen.
Original historiekilde: JPL News Release.
