من المعروف منذ فترة طويلة أن حلقات زحل ليست الحلقات المثالية التي تظهر في التلسكوبات الصغيرة للهواة ، وعندما دخلت المركبة الفضائية كاسيني المدار حول زحل ، أصبح الاضطراب المزعج للحلقة B الضخمة أكثر وضوحًا. لقد أذهل العلماء الهياكل العمودية الشاهقة ، والحواف الصدفيّة على الحلقات ، والميزات الغريبة التي تشبه المروحة. لكن العلماء اكتشفوا الآن سبب هذه السمات الغريبة: قالت كارولين بوركو ، قائدة فريق التصوير في كاسيني ، إن المنطقة تتصرف تمامًا مثل المجرة الحلزونية.
قال بوركو: 'لقد وجدنا ما كنا نأمل أن نجده عندما انطلقنا في هذه الرحلة مع كاسيني منذ ما يقرب من 13 عامًا ،' (وحصلنا) على رؤية للآليات التي لم تنحت حلقات زحل فحسب ، بل الأقراص السماوية على نطاق أكبر بكثير ، من الأنظمة الشمسية ، مثل مجموعتنا ، وصولًا إلى المجرات الحلزونية العملاقة '.
الحلقة B هي واحدة من أكثر المناطق ديناميكية في حلقات زحل ، ومن المدهش ، كما يقول العلماء ، أن الحلقات تتصرف كنسخة مصغرة من مجرتنا درب التبانة.
عندما حلقت المركبة الفضائية فوييجر بالقرب من زحل في عامي 1980 و 1981 ، رأى العلماء أن الحافة الخارجية للحلقة B للكوكب قد تشكلت على شكل كرة قدم دوارة ومسطحة بسبب اضطرابات الجاذبية في ميماس. ولكن كان من الواضح ، حتى في نتائج Voyager ، أن سلوك الحلقة B الخارجية كان أكثر تعقيدًا بكثير من أي شيء قد تفعله Mimas وحدها.
برج الهياكل العمودية فوق الحلقة B لزحل. تم تقديم هذه الصورة باستخدام Autodesk Maya و Adobe Photoshop. الائتمان: كيفن جيل.
من خلال تحليل الآلاف من صور كاسيني للحلقة B التي تم التقاطها على مدى أربع سنوات ، وجدت بوركو وفريقها مصدر معظم التعقيد: على الأقل ثلاثة أنماط موجية إضافية ، أو دوارة مستقلة ، أو اهتزازات ، تشوه حافة الحلقة ب.
تنتقل التذبذبات حول الحلقة بسرعات مختلفة ، كما أن الحركات الصغيرة والعشوائية لجزيئات الحلقة تغذي الطاقة في موجة تنتشر للخارج عبر الحلقة من حد داخلي ، وتنعكس عن الحافة الخارجية للحلقة B (التي تصبح مشوهة مثل a نتيجة) ، ثم ينتقل إلى الداخل حتى ينعكس عن الحد الداخلي. هذا الانعكاس المستمر ذهابًا وإيابًا ضروري لنمو أنماط الموجة هذه وتصبح مرئية كتشوهات في الحافة الخارجية للحلقة B.
وشاهد المزيد من 'الأفلام' على موقع CICLOPS.
هذه التذبذبات ، مع فص أو فصين أو ثلاثة ، لا يتم إنشاؤها بواسطة أي أقمار. وبدلاً من ذلك نشأت بشكل تلقائي ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن الحلقة كثيفة بدرجة كافية ، وحافة الحلقة B حادة بدرجة كافية ، بحيث تنمو الموجات من تلقاء نفسها ثم تنعكس عند الحافة.
تغذي الحركات العشوائية الصغيرة لجسيمات الحلقة الطاقة في الموجة وتتسبب في نموها. تؤكد النتائج الجديدة تنبؤات حقبة Voyager بأن هذه العملية نفسها يمكن أن تفسر جميع أشكال الموجات الفوضوية المحيرة الموجودة في أكثر حلقات زحل كثافة ، من عشرات الأمتار إلى مئات الكيلومترات.
'تم التحقق من هذه العملية بالفعل لإنتاج ميزات موجية في حلقات زحل الكثيفة ذات النطاق الصغير ... حوالي 150 مترًا أو نحو ذلك ،' كتبت بوركو فيها 'سجل الكابتن' ميزة على موقع CICLOPS (تصوير Cassini). 'يبدو الآن أيضًا أنه ينتج موجات بمقياس مئات الكيلومترات في الحلقة الخارجية B يشير إلى أنه يمكن أن يعمل في حلقات كثيفة على جميع المقاييس المكانية.'
قال جوزيف سبيتال ، مساعد فريق التصوير في كاسيني والمؤلف الرئيسي لمقال جديد في مجلة علم الفلك ، نُشر اليوم: 'توجد هذه التذبذبات لنفس السبب الذي يجعل أوتار الجيتار لها أنماطًا طبيعية من التذبذب ، والتي يمكن أن تكون متحمسًا عند نتفها أو اضطرابها بطريقة أخرى'. . 'للحلقة أيضًا ترددات تذبذب طبيعية خاصة بها ، وهذا ما نلاحظه.'
يعتقد علماء الفلك أن مثل هذه التذبذبات 'ذات الإثارة الذاتية' موجودة في أنظمة الأقراص الأخرى ، مثل مجرات القرص الحلزوني وأقراص الكواكب الأولية الموجودة حول النجوم القريبة ، لكنهم لم يتمكنوا من تأكيد وجودهم بشكل مباشر. تؤكد الملاحظات الجديدة أول اهتزازات موجية واسعة النطاق من هذا النوع في قرص عريض من المواد في أي مكان في الطبيعة.
تم ملاحظة الموجات ذاتية الإثارة على المقاييس الصغيرة التي يبلغ ارتفاعها 100 متر (300 قدم) سابقًا بواسطة أجهزة كاسيني في عدد قليل من مناطق الحلقة الكثيفة ونُسبت إلى عملية تسمى 'الثبات المفرط اللزج'.
التذبذبات في حلقة زحل B. الائتمان: معهد علوم الفضاء
قال بيتر جولدريتش ، الباحث النظري في حلقة الكواكب في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: 'عادةً ما ترطب اللزوجة ، أو مقاومة التدفق ، الموجات - الطريقة التي ستختفي بها الموجات الصوتية التي تنتقل عبر الهواء'. 'لكن النتائج الجديدة تظهر أنه في الأجزاء الأكثر كثافة من حلقات زحل ، تعمل اللزوجة في الواقع على تضخيم الموجات ، مما يفسر الأخاديد الغامضة التي شوهدت لأول مرة في الصور التي التقطتها مركبة الفضاء فوييجر.'
قال بوركو: 'كم هو مرضي أن نجد أخيرًا تفسيرًا واحدًا لمعظم ، إن لم يكن كل ، البنية الفوضوية التي رأيناها لأول مرة في مناطق حلقات زحل الكثيفة منذ فترة طويلة مع فوييجر ،' ومنذ ذلك الحين رأيناها بتفاصيل رائعة مع كاسيني . '
مصدر: مختبر الدفع النفاث و الدورات