Még a halála előtt is fantasztikus adatokat küldött az űrszonda

Az űrszonda

A Cassini űrszonda utolsó felfedező útján a Szaturnusz gyűrűi és légköre közé látogatott, és meglepő dolgokat talált: a vártnál nagyobb kémiai változatosságot, és folyamatos anyagzáport a gyűrűkből a légkör felé.

A NASA Cassini űrszondája tavaly, mielőtt végképp eltűnt volna az emberiség szeme elől, egy látványos égi bemutatót még sikeresen elcsípett. A Science-ben most megjelent híradás szerint a Szaturnusz gyűrűinek kémiai összetétele sokkal bonyolultabb, mint bárki várta volna, s ráadásul a bolygó legbelső, „D" jelű gyűrűjéből a váratlanul komplex vegyi koktéllal borított porszemcsék a gyűrű forgása közben szédítő ütemben záporoznak a felső légkörbe. A kutatók szerint ez az állandó anyagáram hosszú időskálán nézve megváltoztathatja a bolygó légkörének szén- és oxigéntartalmát.

„Ez új elemmel gazdagítja ismereteinket a Naprendszer működéséről – nyilatkozta Thomas Cravens, a Kansas-i Egyetem fizikus-csillagász professzora és a cikk társszerzője. – Két dolog lepett meg. Az egyik a gyűrűkből lehulló anyag kémiai komplexitása: múltbéli megfigyeléseink alapján azt gondoltuk, a gyűrűket csaknem teljes egészében víz alkotja. A másik a puszta mennyiség, ami jóval meghaladja eredeti várakozásainkat. A gyűrűkből a légkörbe érkező anyagáramnak a minősége és a mennyisége egyaránt meglepetés volt."

Az űrszonda Forrás: NASA

Cravens a Cassini egyik fontos elemző eszközének, az INMS-nek (Ion and Neutral Mass Spectrometer: Ion- és Semleges Tömegspektrométer) a mérési adatait kiértékelő csoportban dolgozott. A Cassini „nagy fináléja", a Szaturnusz legbelső gyűrűjébe és külső légkörébe való aláereszkedés során a szonda által hordozott tömegspektrométer különböző magasságokban mintát vett a környező anyagból.

Ahelyett, hogy puszta vízre akadt volna, az INMS azt találta, hogy a gyűrűk a vízen kívül metánt, ammóniát, szénmonoxidot, nitrogéngázt és széndioxidot is tartalmaznak. „A cikkben a belső gyűrű és a felső légkör közötti rés viszonyairól írunk, ahol bizonyos dolgokra, például a vízre eleve számítottunk – folytatja Cravens. – Arra viszont nem, hogy a tömegspektrométer metánt talál; ezt senki se sejtette előre. Kimutatott a műszer szén-dioxidot is, amit szintén nem vártunk. Azt hittük, a gyűrűket egyedül víz alkotja. Ehhez képest a jelek szerint a belső gyűrűk jelentős mennyiségű szerves anyagot tartalmaznak a jégbe zárva."

A Nagy Finálé idején végzett 22 keringés pályája. A legutolsó a Szaturnuszba vitte a Cassini szondát Forrás: NASA

A Cassini tömegspektrométere azt is kimérte, hogy a Szaturnusz „D" gyűrűjének vegyi koktélja szó szerint záporozik a bolygó felső légkörébe. A légkörbe belépő részecskék nagy sebességgel érkeznek, mivel a „D" gyűrű gyorsabban kering, mint a bolygó légköre maga. „Láttuk, hogy ez történik, de még mindig nem értjük pontosan – számolt be a kansasi professzor. – Azt tapasztaltuk, hogy a benzolt is tartalmazó, nagyobb szemcsékből és porból álló anyagzápor megváltoztatja a Szaturnusz légköre legfelső rétegének összetételét az egyenlítői régióban."

Cravens szerint az új ismeretek nemcsak a saját naprendszerünk működését segítenek tisztázni, de más naprendszerekre és exobolygókra is vonatkoztathatók – és persze legalább annyi új kérdést vetnek fel, mint amennyit megválaszolnak. „Egyáltalán hogyan tesz szert egy bolygó gyűrűkre? Egyes bolygóknak vannak gyűrűik, másoknak nincsenek – kezdi sorolni Cravens. – Meddig él egy gyűrű? Honnan pótlódik az anyaga? Vajon volt-e idő, amikor a Szaturnusznak még nem voltak gyűrűi? És hogyan kerültek oda ezek az anyagok? A Naprendszer kialakulásának idejéből maradtak vissza, vagy esetleg még a Nap előtti anyagfelhőből, abból az anyaghalmazból, amely a csillagközi anyagból összesűrűsödve a Napot és a bolygókat kialakította?"

A Cassini űrszonda által készített kép a Szaturnusz légköréről Forrás: MTI/EPA/NASA/-------------------

A kutató úgy véli, hogy a „D" gyűrűből a légkör – pontosabban annak teteje, az ionoszféra – felé kivetett anyag vártnál nagyobb mennyisége okot adhat a gyűrűk élettartamának újrabecslésére: elképzelhető, hogy a korábban számítottnál rövidebb ideig léteznek. „Most már tudjuk, hogy az anyag legalább 10-szer gyorsabban hagyja el a gyűrűket, mint ezelőtt gondoltuk. Ha nincs, ami ezt pótolja, a gyűrűk nem fognak sokáig tartani – a lyukas vödör is kiürül, ha nem töltik. Valószínűleg a Jupiternek is volt korábban gyűrűje, amiből mostanra már csak valami halvány gyűrűféleség maradt, talán ugyanezen okból. A gyűrűk jönnek és mennek. Hacsak nem tesznek szert valahogy új anyagra, fokozatosan elszippantódnak."

Cravens-t a Kansas-i Egyetem doktoranduszai és posztdoktorai segítették munkájának első fázisában, amikor a Cassini INMS berendezéséről érkező adatokat rendszerezték és tisztították. „A nyers adatok a Cassini eszközéről a NASA Jet Propulsion Laboratory (Sugárhajtás Laboratórium) mélyűri antennáin keresztül a Southwest Research Institute-ba érkeztek, ahol a cikk írója, Hunter Waite dolgozik" – ismertette a professzor, akinek a fő feladata persze nem az adatok rendbe tétele, hanem azok értelmezése volt. Figyelmének középpontjában az a kérdés állt, hogy a gyűrűkből származó anyag hogyan hat a Szaturnusz ionoszférájára. A szerzőcsoport beszámolója alapján a gyűrűkből beáramló vegyületek oly módon hatnak a bolygó egyenlítői ionoszférájának vegyi összetételére, hogy az egyatomos és háromatomos hidrogénionokat nehezebb molekuláris ionokká alakítják, s ezzel csökkentik az ionoszféra sűrűségét.

A Szaturnusz fényképe Forrás: NASA

„Az én fő érdeklődési területem az ionoszféra volt, ez a töltött részecskékkel teli környezet – mondta el Cravens. – A beérkező koktél jó sokat felzabál az ionoszférából, megváltoztatja az összetételét, és megfigyelhető hatásokat fejt ki, amiket most próbálunk megérteni. Az adatok világosak, de a magyarázatokhoz még modellezésre van szükség, és ez el fog tartani egy darabig. Az anyag nagy sebességgel csapódik be a Szaturnusz légkörébe, mert a gyűrűk jóval gyorsabban keringenek a légkörnél. Úgyhogy nem csendes esőt kell elképzelni: ezek a részecskék úgy hasítanak, mint a saját bolygónkra visszatérő műholdak. És a műhold-sebességgel száguldó porszemcsék energiát adnak át a légkörnek. Atomra számítva elég számottevő mennyiségű energiát szállítanak, ami véleményünk szerint felmelegíti a felső légkört, és egyben módosítja az összetételét."