Fra en JPL-pressemeddelelse:
En ny analyse baseret på data fra NASAs Cassini-rumfartøj finder en årsagssammenhæng mellem mystiske, periodiske signaler fra Saturns magnetfelt og eksplosioner af varm ioniseret gas, kendt som plasma, rundt om planeten.
Forskere har fundet, at enorme plasmaskyer blomstrer med jævne mellemrum omkring Saturn og bevæger sig rundt på planeten som en ubalanceret belastning af tøjvask på spin-cyklus. Bevægelsen af dette varme plasma producerer en gentagende signatur "dunk" i målinger af Saturns roterende magnetiske miljø og hjælper med til at illustrere, hvorfor forskere har haft så svært ved at måle længden af en dag på Saturn.
"Dette er et gennembrud, der kan pege os på oprindelsen af de mystisk skiftende periodiciteter, der overskygger Saturns sande rotationsperiode," sagde Pontus Brandt, hovedforfatteren på papiret og en Cassini-teamforsker baseret på Johns Hopkins University Applied Physics Laboratorium i Laurel, Md. "Det store spørgsmål er nu, hvorfor disse eksplosioner finder sted med jævne mellemrum."
Dataene viser, hvordan plasmainjektioner, elektriske strømme og Saturns magnetfelt - fænomener, der er usynlige for det menneskelige øje - er partnere i en kompliceret koreografi. Periodiske plasmaeksplosioner danner øer med tryk, der roterer omkring Saturn. Øerne med tryk "oppustes" magnetfeltet.
En ny animation, der viser den tilknyttede adfærd, kan ses på webstedet Cassini.
Visualiseringen viser, hvor usynligt varmt plasma i Saturns magnetosfære - den magnetiske boble rundt om planeten - eksploderer og forvrænger magnetfeltlinjer som svar på trykket. Saturns magnetosfære er ikke en perfekt boble, fordi den blæses tilbage af styrken fra solvinden, der indeholder ladede partikler, der strømmer ud af solen.
Solvindens kraft strækker magnetfeltet fra siden af Saturn vendt væk fra solen i en såkaldt magnetotail. Sammenbruddet af magnetotet ser ud til at starte en proces, der forårsager de varme plasmaskurver, som igen blæser magnetfeltet i den indre magnetosfære.
Forskere undersøger stadig, hvad der får Saturns magnetotail til at kollapse, men der er stærke indikationer på, at koldt, tæt plasma oprindeligt fra Saturns måne Enceladus roterer med Saturn. Centrifugalkræfter strækker magnetfeltet, indtil en del af halen klikker tilbage.
Den tilbagekoblede varme opvarmer plasma omkring Saturn, og det opvarmede plasma bliver fanget i magnetfeltet. Den roterer rundt om planeten på øer med en hastighed på cirka 100 kilometer i sekundet (200.000 mph). På samme måde som høj- og lavtrykssystemer på Jorden forårsager vind, forårsager det høje rumtryk elektriske strømme. Strømme forårsager magnetfeltforvrængninger.
Et radiosignal kendt som Saturn Kilometric Straling, som forskere har brugt til at estimere længden af en dag på Saturn, er tæt knyttet til opførselen fra Saturns magnetfelt. Fordi Saturn ikke har noget overflade eller et fast punkt til at urets rotationshastighed, udledte forskere rotationshastigheden fra at timere topperne i denne type radioemission, som antages at bølge med hver rotation af en planet. Denne metode har fungeret for Jupiter, men Saturn-signalerne har varieret. Målinger fra de tidlige 1980'ere taget af NASAs Voyager-rumfartøj, data indhentet i 2000 af ESA / NASA Ulysses-missionen og Cassini-data fra ca. 2003 til i dag adskiller sig i lille, men betydelig grad. Som et resultat er forskerne ikke sikre på, hvor lang en Saturn-dag er.
”Det, der er vigtigt ved dette nye arbejde, er, at forskere begynder at beskrive de globale, årsagsforhold mellem nogle af de komplekse, usynlige kræfter, der former Saturn-miljøet,” sagde Marcia Burton, Cassini-felterne og partikelforsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory , Pasadena, Californien. ”De nye resultater giver os stadig ikke længden af en Saturn-dag, men de giver os vigtige ledetråde for at begynde at finde ud af det. Saturns daglængde, eller Saturns rotationshastighed, er vigtig for at bestemme Saturns grundlæggende egenskaber, ligesom strukturen i det indre og hastigheden af dets vinde. ”
Plasma er usynligt for det menneskelige øje. Men ion- og neutralkameraet på Cassinis magnetosfæriske billeddannelsesinstrument giver et tredimensionelt billede ved at registrere energiske neutrale atomer, der udsendes fra plasmaskyerne omkring Saturn. Energiske neutrale atomer dannes, når kold, neutral gas kolliderer med elektrisk ladede partikler i en sky af plasma. De resulterende partikler er neutralt ladede, så de er i stand til at undslippe magnetiske felter og zoome ud i rummet. Emissionen af disse partikler forekommer ofte i magnetfelterne, der omgiver planeter.
Ved at strenge sammen billeder, der blev opnået hver halve time, producerede forskere film af plasma, da det drev rundt på planeten. Forskere brugte disse billeder til at rekonstruere 3D-trykket produceret af plasmaskyerne og supplerede disse resultater med plasmatryk, der stammede fra Cassini plasmaspektrometer. Når forskere forstod trykket og dets udvikling, kunne de beregne de tilhørende magnetfeltforstyrrelser langs Cassini-flyvevejen. Den beregnede feltforstyrrelse matchede det observerede magnetfelt “thumps” perfekt, hvilket bekræfter kilden til feltoscillationerne.
”Vi ved alle, at der er observeret skiftende rotationsperioder ved pulsarer, millioner af lysår fra vores solsystem, og nu finder vi, at der ses et lignende fænomen lige her ved Saturn,” sagde Tom Krimigis, hovedundersøger af det magnetosfæriske billeddannelsesinstrument , også baseret på Applied Physics Laboratory og Academy of Athens, Greece. ”Med instrumenter lige på det sted, hvor det sker, kan vi fortælle, at plasmaflow og komplekse nuværende systemer kan maskere den centrale legems virkelige rotationsperiode. Sådan hjælper observationer i vores solsystem os med at forstå, hvad der ses i fjerne astrofysiske objekter. ”
Kilde: JPL
