Prošlo je gotovo četrdeset godina od početka Voyager 1 i 2 misije posjetile su Saturnov sustav. Dok su sonde letjele plinovitim divom, uspjeli su snimiti zadivljujuće slike visoke rezolucije atmosfere planeta, njegovih mnogih mjeseci i njegovog ikoničnog prstenastog sustava. Pored toga, sonde su također otkrile da Saturn polako gubi prstenove brzinom kojom će ih vidjeti otprilike 100 milijuna godina.
U novije vrijeme Cassini orbiter je posjetio Saturnov sustav i proveo više od 12 godina proučavajući planet, njegove mjesečeve i prstenasti sustav. I prema novom istraživanju temeljenom na Cassini je Podaci, čini se da Saturn gubi prstenove maksimalnom brzinom koju je predviđao putnik misije. Prema studiji, Saturnove prstenove podiže plinski gigant brzinom koja znači da bi mogli nestati za manje od 100 milijuna godina.
Studija, koja se nedavno pojavila u časopisu Icarus, vodio je James O’Donoghue iz NASA-inog centra za svemirske letjelice Goddard, a uključivao je članove NASA-ine laboratorije za mlazni pogon, Centar za svemirsku fiziku, Korporacijsku istraživačku korporaciju, Sveučilište u Leicesteru i University College London.
Prema podacima dobivenim od strane putnik sonde 1980. i 1981. ledene čestice Saturnovih prstenova povlače gravitacija planete nakon što postanu podvrgnuta Saturnovom magnetskom polju - što ih pretvara u prašnjavu "prstenastu kišu" u gornjoj atmosferi Saturna. No kao što je James Donahue u nedavnom NASA-ovom priopćenju za javnost naznačio, situacija može biti i gora nego što se prvotno sumnjalo:
"Procjenjujemo da ta" prstenasta kiša "isušuje količinu vodenih proizvoda koja bi mogla napuniti bazen veličine Olimpije iz Saturnovih prstenova za pola sata. Samo od ovog, cijeli sustav prstenova nestat će za 300 milijuna godina, ali dodajmo tome Cassini-svemirski brod odmjeren prstenasti materijal otkriven da pada u Saturnov ekvator, a prstenovi imaju manje od 100 milijuna godina života. Ovo je relativno kratko, u usporedbi sa Saturnovom dobi preko 4 milijarde godina. "
Cassini proučavao je gubitak Saturnovog prstenastog materijala kao dijela Grande Finale, gdje je svemirski brod potrošio preostalo gorivo u 22 orbite između Saturna i njegovih prstenova. To je bilo izuzetno postignuće, budući da je brod Cassini otišao tamo gdje se nijedna svemirska letjelica nije usudila otići, a nije bila ni osmišljena za let u ovom okruženju.
Štoviše, Cassini bio u mogućnosti pribaviti podatke koji potvrđuju što putnik sonde promatrane prije desetljeća, kao i odgovor na vjekovnu misteriju o Saturnovim prstenima. U osnovi, znanstvenici su se dugo pitali je li Saturn oblikovan sa svojim prstenima ili ih je stekao kasnije u životu. Ovo novo istraživanje pokazuje da je vjerovatno potonji scenarij te da ih je Saturn stekao relativno nedavno u svojoj povijesti.
Prema njihovoj studiji, O'Donahue i njegovi kolege procijenili su da Saturnov prstenasti sustav vjerojatno neće biti stariji od 100 milijuna godina, jer će trebati toliko dugo da C-prsten postane toliko gust kao B-prsten do onoga što to je danas. U tom pogledu, objašnjava O'Donoghue, čovječanstvo ima sreću u trenutku kada su prstenovi još bili tu:
„Sretni smo što smo bili oko Saturnovog prstenastog sustava, koji se čini sredinom životnog vijeka. Međutim, ako su prstenovi privremeni, možda smo samo propustili da vidimo divovske prstenaste sisteme Jupitera, Urana i Neptuna, koji danas imaju samo tanke ringlete! "
Kao što je napomenuto, prvi nagovještaji "prstenaste kiše" nastali su u razdoblju od 10 putnik misije, koje su proizašle iz promatranja triju nepovezanih pojava. Oni uključuju varijacije Saturnove električno nabijene ionosfere, varijacije gustoće Saturnovih prstenova i uske tamne trake koje okružuju sjeverne srednje širine planeta.
Jack Connerney, 1986., istraživač iz NASA-inog svemirskog centra Goddard i koautor nedavne studije, objavio je istraživački rad koji je povezao ove tamne pojase s oblikom Saturnovog magnetskog polja. Ukratko, predložio je da čestice leda s električnog naboja iz Saturnovih prstenova teku niz nevidljiva magnetska polja i odlažu se kao voda u gornjoj atmosferi Saturna.
Te čestice, prema Connerneyu, postale su električno nabijene ili UV zračenjem Sunca ili oblacima plazme uzrokovanim mikrometeoroidima koji bombardiraju prstenove. Jednom kada bi se to dogodilo, čestice bi osjetile povlačenje Saturnovog magnetskog polja i povukla bi ih Saturnova gravitacija duž linija polja koje će ih taložiti u gornjoj atmosferi.
Te čestice leda bi zatim isparavale i kemijski reagirale na Saturnovu ionosferu, što bi imalo za posljedicu ispranje izmaglice u stratosferi. Ova bi se područja činila tamnijima pri reflektiranom svjetlu, stvarajući tako zamračene pojaseve u Saturnovoj atmosferi. Drugi bi ishod bio produženi vijek trajanja električno nabijenih čestica poznatih kao ioni H3 + (koji se sastoje od tri protona i dva izbora).
Prisutnost ovih iona pokazala je način na koji su O'Donoghue i njegov tim mogli potvrditi Connerneyevu teoriju. Pomoću Keckovog teleskopa tim je uspio promatrati te ione na Saturnovoj sjevernoj i južnoj hemisferi zahvaljujući načinu na koji svjetlucaju u infracrvenom spektru (što se događa pri interakciji sa sunčevom svjetlošću). Te su trake primijećene na mjestima gdje crte magnetskog polja koje presijecaju ravninu prstena ulaze na planetu.
Zatim su analizirali svjetlost kako bi utvrdili količinu kiše koja djeluje u interakciji sa Saturnovom ionosferom, što bi ukazivalo na količinu ledenih čestica koje se izvlače iz Saturnovih prstenova. Otkrili su kako je to dostiglo visoke vrijednosti koje su proizveli Connerney i njegovi kolege u svojoj studiji iz 1986. godine.
Tim je također otkrio užareni pojas na većoj zemljopisnoj širini na južnoj hemisferi, a to je mjesto na kojem se Saturnovo magnetsko polje presijeca s orbitu Enceladusa. Već neko vrijeme astronomi znaju da su gejziri koji periodično izbijaju iz Enceladusove južne polarne regije (koji su rezultat geološke aktivnosti u unutrašnjosti) odgovorni za nadopunu Saturnovog E-prstena.
Ovaj najnoviji nalaz upućuje na to da neke ledene čestice koje Enceladus emitira padaju i na Saturn, što također doprinosi tamnim pojasevima planeta. Kao što je Connerney naznačio:
"To nije bilo potpuno iznenađenje. Identificirali smo Enceladusa i E-prsten kao bogat izvor vode, na temelju druge uske tamne trake na toj staroj Voyagerovoj slici. "
Gledajući unaprijed, tim bi želio vidjeti kako se mijenja prstenasta kiša kao rezultat sezonskih promjena na Saturnu. Saturnovo orbitalno razdoblje, koje je 29.4 godina, uzrokuje da su njegovi prstenovi izloženi različitim stupnjevima sunčeve svjetlosti. Budući da izlaganje UV svjetlu puni ledene zrnce u prstenu i uzrokuje njihovo interakciju s Saturnovim magnetskim poljem, različite razine izloženosti trebale bi izravno utjecati na količinu prstenaste kiše u gornjoj atmosferi.
Ovi nalazi, zbog kojih znanstvenici preispituju svoje prethodno održane pretpostavke o Saturnovom sustavu, samo su najnovije otkriće koje potiču iz Cassini misija. Iako je orbiter svoju misiju završio prije dvije godine urušavajući se u Saturnovu atmosferu, podaci koje je poslao natrag još uvijek izazivaju neke starije teorije o Saturnu dok potvrđuju druge.
Svakako pogledajte ovu animaciju Saturnovih prstenova koji nestaju, ljubaznošću NASA Goddard svemirskog centra:
