ภาพอันน่าทึ่งแสดงให้เห็นว่าดวงจันทร์จิ๋วของดาวเสาร์ถลุงวงแหวนของดาวเคราะห์อย่างไร

Send

ภารกิจของแคสสินีถึงดาวเสาร์สิ้นสุดเมื่อหนึ่งปีครึ่ง แต่ผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์ยังคงมาจากข้อมูลทั้งหมดที่รวบรวมได้ เมื่อแคสสินีย้ายเข้าใกล้ดาวเสาร์ในเดือนสุดท้ายมันก็ดูละเอียดอย่างมากเกี่ยวกับวงแหวนของก๊าซยักษ์ซึ่งเดินทางระหว่างพวกเขาและดาวเคราะห์เอง การตรวจสอบอย่างละเอียดนั้นทำให้เกิดคำถามสองสามข้อเกี่ยวกับการโต้ตอบทั้งหมดที่ทำให้วงแหวนดังกล่าว

กระดาษใหม่ที่ตีพิมพ์ในวิทยาศาสตร์นำเสนอผลลัพธ์บางส่วนจากการมองอย่างใกล้ชิดของวงแหวน

ดวงจันทร์เล็ก ๆ จำนวนมากอยู่ในระบบวงแหวนของดาวเสาร์และวัตถุเหล่านั้นมีปฏิกิริยากับอนุภาคน้ำแข็งที่ประกอบขึ้นเป็นวงแหวน สิ่งนี้ส่งผลให้มีรูปร่างและพื้นผิวที่หลากหลายในโครงสร้างวงแหวนเหมือนกับการก่อตัวของดาวเคราะห์ในดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ นั่นหมายถึงวงแหวนเป็นเหมือนห้องปฏิบัติการที่นักวิทยาศาสตร์สามารถมองเข้าไปเพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับการก่อตัวของดาวเคราะห์

“ รายละเอียดใหม่เหล่านี้เกี่ยวกับวิธีการที่ดวงจันทร์กำลังแกะสลักวงแหวนในรูปแบบต่าง ๆ ทำให้หน้าต่างกลายเป็นระบบสุริยะ ... ”
Matt Tiscareno หัวหน้านักประพันธ์และนักวิทยาศาสตร์ Cassini แห่งสถาบัน SETI ใน Mountain View, California

ในช่วงสุดท้ายที่ยานของแคสสินีมองดูวงแหวนมันก็ค้นพบพื้นผิวและรูปแบบที่เรียงกันตั้งแต่ก้อนไปจนถึงคล้ายฟาง ความหลากหลายนี้ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับวิธีการที่พวกเขามีรูปร่างและสิ่งที่ประวัติศาสตร์ของการมีปฏิสัมพันธ์เป็นรูปที่พวกเขา การเพิ่มคำถามคือสีอุณหภูมิและเคมีเปลี่ยนแปลงไปตามโครงสร้างของแหวนอย่างไร

แต่ก็เหมือนวิทยาศาสตร์มาก ๆ การศึกษานี้ทั้งคู่ตั้งคำถามใหม่และให้ความกระจ่างแก่คำถามที่มีอยู่

วงแหวน F เป็นวงแหวนที่แน่นอนที่สุดนอกสุดในโครงสร้างวงแหวนของดาวเสาร์และน่าจะเป็นวงแหวนที่สุด มันมีคุณสมบัติที่สามารถแตกต่างกันใน timescales เล็กเพียงไม่กี่ชั่วโมง การศึกษาปี 2008 แสดงให้เห็นว่ามีดวงจันทร์หลายดวงที่ทำงานอยู่ในวงแหวน F และการชนและผลกระทบความโน้มถ่วงของพวกมันมีส่วนเกี่ยวข้องกับกระจุกและช่องทางยาวในวงแหวนนั้น

ในรายงานฉบับใหม่นี้นักวิจัยมีศูนย์ในชุดของริ้วรอยที่สร้างผลกระทบในแหวน F ที่มีความยาวและทิศทางเดียวกัน พวกเขาสรุปว่าฝูงของผู้ปะทะที่กระทบวงแหวนในเวลาเดียวกันนั้นเป็นผู้รับผิดชอบ สิ่งนี้มีความสำคัญเนื่องจากมันแยกแยะเศษซากดาวหางว่าเป็นสาเหตุและเน้นบทบาทที่กระแสของวัตถุที่โคจรรอบดาวเสาร์ในการสร้างโครงสร้างของวงแหวน

“ รายละเอียดใหม่เหล่านี้เกี่ยวกับวิธีการที่ดวงจันทร์กำลังแกะสลักวงแหวนในรูปแบบต่าง ๆ เป็นหน้าต่างสู่การก่อตัวของระบบสุริยะซึ่งคุณยังมีดิสก์วิวัฒนาการภายใต้อิทธิพลของมวลที่ฝังอยู่ภายในพวกเขา” ผู้เขียนนำและนักวิทยาศาสตร์ Cassini กล่าว สถาบันใน Mountain View, California

มุมมองโคลสอัพที่ยอดเยี่ยมของวงแหวนที่ Cassini จับได้ระหว่างวง Ring Grazing Orbits ระหว่างเดือนธันวาคม 2559 ถึงเมษายน 2560 แสดงโครงสร้างที่แตกต่างกันสามประเภท: เป็นก้อนนุ่มนวลและเป็นริ้ว พวกเขายังแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าทั้งสามประเภทนั้นมีอยู่ในสายพานที่มีรอยต่อที่แหลมคมระหว่างกัน เหตุผลนี้ไม่ชัดเจนเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถระบุลักษณะวงแหวนใด ๆ ที่เชื่อมต่อกับสายพานได้

“ ต้องมีบางอย่างที่แตกต่างเกี่ยวกับลักษณะของอนุภาค…และเรายังไม่รู้ว่ามันคืออะไร”
Matt Tiscareno หัวหน้านักประพันธ์และนักวิทยาศาสตร์ Cassini แห่งสถาบัน SETI ใน Mountain View, California

“ สิ่งนี้บอกเราว่ารูปลักษณ์ของแหวนไม่ใช่แค่ฟังก์ชั่นของวัสดุที่มีอยู่เท่าไหร่” Tiscareno กล่าว “ จะต้องมีสิ่งที่แตกต่างกันเกี่ยวกับลักษณะของอนุภาคบางทีอาจส่งผลต่อสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่ออนุภาควงแหวนสองวงชนกันและกระเด็นออกจากกัน และเรายังไม่รู้ว่ามันคืออะไร”

แคสสินีมีการค้นพบที่ลึกลับยิ่งกว่าเดิมซึ่งค้นพบโดยสเปกโตรมิเตอร์สเปกโตรมิเตอร์แบบ Visible และ Infrared (VIMS) ดังที่ชื่อบอกไว้มันถ่ายภาพวงแหวนทั้งที่มองเห็นได้และอินฟราเรด VIMS พบวงน้ำแข็ง - น้ำที่อ่อนผิดปกติในส่วนนอกสุดของวงแหวน A นั่นคือการค้นพบที่ไม่คาดคิดเนื่องจากพื้นที่นั้นเป็นที่รู้จักกันว่ามีการสะท้อนแสงสูงและการสะท้อนแสงสูงมักจะหมายถึงน้ำแข็งที่มีการปนเปื้อนน้อยกว่า

VIMS มีเซอร์ไพรส์มากขึ้นในร้าน ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์รู้แล้วว่าน้ำแข็งในน้ำเป็นองค์ประกอบหลักในวงแหวนของดาวเสาร์พวกเขาค่อนข้างแน่ใจว่ามีน้ำแข็งชนิดอื่นเช่นแอมโมเนียและน้ำแข็งมีเธน แต่ VIMS ไม่พบทั้งสองอย่างใดอย่างหนึ่งหรือไม่สามารถหาสารประกอบอินทรีย์ได้ซึ่งควรจะมีสารอินทรีย์ที่ Cassini พบก่อนหน้านี้ไหลจากวงแหวน D สู่ชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์

“ ถ้าสารอินทรีย์มีจำนวนมาก - อย่างน้อยก็ในวงแหวน A, B และ C - เราจะเห็นพวกมัน” Phil Nicholson นักวิทยาศาสตร์จาก Cassini VIMS จาก Cornell University ใน Ithaca, New York กล่าว “ ฉันยังไม่มั่นใจว่ามันเป็นองค์ประกอบสำคัญของวงแหวนหลัก”

สิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งค้นพบใหม่ที่น่าสนใจสำหรับนักวิทยาศาสตร์ดาวเสาร์และเป็นปริศนาที่ต้องใช้แบบจำลองใหม่ในการอธิบาย แต่ไม่มีใครสามารถค้นพบที่น่าประหลาดใจที่สุดของ Cassini ได้ว่าวงแหวนของดาวเสาร์อายุน้อยกว่าที่เคยคิดไว้มาก

ตามที่ Jeff Cuzzi ของ NASA Ames Research Center เรากำลังเข้าสู่ขั้นตอนใหม่ของการศึกษาดาวเสาร์ซึ่งจะเห็นแบบจำลองใหม่ที่พัฒนาขึ้นเพื่ออธิบายการค้นพบใหม่เหล่านี้

“ เราเห็นมากขึ้นเรื่อย ๆ และใกล้ชิดยิ่งขึ้นและเราจะได้รับปริศนาใหม่และน่าสนใจยิ่งขึ้น” Cuzzi กล่าว “ เราเพิ่งจะเข้าสู่ระยะต่อไปซึ่งกำลังสร้างแบบจำลองรายละเอียดใหม่ของวิวัฒนาการวงแหวน - รวมถึงการเปิดเผยใหม่จากข้อมูล Cassini ที่วงแหวนมีอายุน้อยกว่าดาวเสาร์มาก”

วิทยาศาสตร์มีทั้งที่น่าตื่นเต้นและน่าหงุดหงิดเพราะความเข้าใจใหม่ ๆ นำมาซึ่งคำถามของตัวเอง นี่เป็นความจริงอย่างแน่นอนจากการวิจัยใหม่โดยอ้างอิงจากข้อมูลของแคสสินีที่ใกล้เคียงที่สุดและดูดีที่สุดที่ดาวเสาร์และวงแหวน

“ มันเหมือนกับการพลิกพลังขึ้นมาอีกหนึ่งรอยบนสิ่งที่เราเห็นในวงแหวน ทุกคนเพิ่งเห็นมุมมองที่ชัดเจนว่าเกิดอะไรขึ้น” ลินดาสปิลเกอร์นักวิทยาศาสตร์โครงการของแคสสินีที่ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA กล่าว “ การได้รับความละเอียดพิเศษนั้นได้ตอบคำถามมากมาย แต่ก็ยังมีคำถามที่ยั่วเย้ามากมาย”