لقد مر ما يقرب من أربعين عامًا منذ السفر 1و2 زارت البعثات نظام ساتورن. أثناء تحليق المجسات من قبل العملاق الغازي ، تمكنوا من التقاط بعض الصور المذهلة عالية الدقة للغلاف الجوي للكوكب وأقماره العديدة ونظام الحلقة الأيقوني. بالإضافة إلى ذلك ، كشفت المجسات أيضًا أن زحل كان يفقد حلقاته ببطء ، بمعدل قد يرحل في حوالي 100 مليون سنة.
في الآونة الأخيرة ، كاسينيالمدار زار نظام زحل وقضى أكثر من 12 عامًا في دراسة الكوكب وأقماره ونظام حلقاته. وبحسب بحث جديد مرتكز علىكاسينيالبيانات ، يبدو أن زحل يفقد حلقاته بأقصى معدل تنبأ بهللسفرالبعثات. وفقًا للدراسة ، فإن حلقات زحل يلتهمها عملاق الغاز بمعدل يعني أنها قد تختفي في أقل من 100 مليون سنة.
الدراسة التي ظهرت مؤخرًا في المجلة إيكاروس وكان بقيادة جيمس أودونوغو من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا وضم أعضاء من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا مركز فيزياء الفضاء ومؤسسة أبحاث الفضاء وجامعة ليستر وكلية لندن الجامعية.
رسم توضيحي لفنان للنهاية الكبرى لمسبار كاسيني. الصورة: NASA / JPL / CalTech
وفقا للبيانات التي حصل عليهاللسفرفي عامي 1980 و 1981 ، يتم سحب الجسيمات الجليدية من حلقات زحل بواسطة جاذبية الكوكب بعد تعرضها للحقل المغناطيسي لزحل - مما يحولها إلى 'مطر حلقي' مغبر في الغلاف الجوي العلوي لزحل. ولكن كما أشار جيمس دوناهو في وكالة ناسا الأخيرة خبر صحفى ، قد يكون الوضع أسوأ مما كان متوقعًا في الأصل:
'نقدر أن هذا' المطر الدائري 'يستنزف كمية من المنتجات المائية التي يمكن أن تملأ حوض سباحة بحجم أولمبي من حلقات زحل في نصف ساعة. من هذا وحده ، سيختفي نظام الحلقة بالكامل في غضون 300 مليون سنة ، ولكن أضف إلى ذلك المواد الحلقية المقاسة للمركبة الفضائية كاسيني والتي تم اكتشاف سقوطها في خط استواء زحل ، والحلقات لديها أقل من 100 مليون سنة لتعيش. هذا قصير نسبيًا ، مقارنة بعمر زحل الذي يزيد عن 4 مليارات سنة '.
كاسينيدرس فقدان مادة حلقة زحل كجزء من خاتمة كبيرة ، حيث أنفقت المركبة الفضائية وقودها المتبقي في إجراء 22 دورة بين زحل وحلقاته. كان هذا إنجازًا بالغ الأهمية ، حيث ذهبت مركبة كاسيني إلى حيث لم تجرؤ أي مركبة فضائية على الذهاب إليها ولم تكن مصممة للطيران في هذه البيئة.
مع ذلك،كاسينيكان قادرًا على الحصول على المعلومات التي أكدت ماللسفرتم رصد المجسات منذ عقود ، بالإضافة إلى الإجابة على لغز قديم حول حلقات زحل. في الأساس ، تساءل العلماء منذ فترة طويلة عما إذا كان زحل قد تشكل مع حلقاته أو اكتسبها لاحقًا في الحياة. يشير هذا البحث الجديد إلى أنه من المحتمل أن يكون السيناريو الأخير ، وأن زحل اكتسبها مؤخرًا نسبيًا في تاريخه.
مركبة الفضاء كاسيني التابعة لناسا في مدار حول زحل. المصدر: NASA / JPL-Caltech
وفقًا لدراستهم ، قدر أودوناهو وزملاؤه أن نظام حلقات زحل من غير المرجح أن يكون أقدم من 100 مليون سنة ، حيث سيستغرق الأمر كل هذا الوقت حتى تتحول الحلقة C من كثافة الحلقة B إلى ما انه اليوم. في هذا الصدد ، أودونوغو يشرح ، البشرية محظوظة لوجودها في وقت كانت الحلقات لا تزال موجودة:
'نحن محظوظون لوجودنا هنا لرؤية نظام حلقات زحل ، والذي يبدو أنه في منتصف عمره. ومع ذلك ، إذا كانت الحلقات مؤقتة ، فربما فاتنا رؤية أنظمة حلقات عملاقة لكوكب المشتري وأورانوس ونبتون ، والتي ليس لها سوى حلقات رقيقة اليوم! '
كما لوحظ ، جاءت الإشارات الأولى من 'المطر الدائري' منللسفرالبعثات ، والتي نتجت عن ملاحظات لما كان يعتقد أنه ثلاث ظواهر غير ذات صلة. وشملت هذه الاختلافات في الأيونوسفير المشحون كهربائيًا لكوكب زحل ، وتغيرات الكثافة في حلقات زحل ، والعصابات المظلمة الضيقة التي تطوق خطوط العرض الوسطى الشمالية للكواكب.
في عام 1986 ، نشر جاك كونيرني - باحث من مركز جودارد للفضاء التابع لناسا ومؤلف مشارك في الدراسة الحديثة - تقريرًا ورقة ابحاث التي ربطت هذه العصابات المظلمة بشكل المجال المغناطيسي لزحل. باختصار ، اقترح أن جزيئات الجليد المشحونة كهربائيًا من حلقات زحل تتدفق إلى أسفل خطوط المجال المغناطيسي غير المرئية وترسبت على شكل ماء في الغلاف الجوي العلوي لزحل.
بعض النتائج من خاتمة كاسيني الكبرى. المصدر: NASA / JPL-Caltech
هذه الجسيمات ، وفقًا لكونيرني ، أصبحت مشحونة كهربائيًا إما عن طريق الأشعة فوق البنفسجية من الشمس أو بواسطة سحب البلازما التي تسببها النيازك الدقيقة التي تقصف الحلقات. بمجرد حدوث ذلك ، ستشعر الجسيمات بسحب المجال المغناطيسي لكوكب زحل وستسحبها جاذبية زحل على طول خطوط المجال التي ستودعها في الغلاف الجوي العلوي.
ثم تتبخر جزيئات الجليد هذه وتتفاعل كيميائيًا مع الأيونوسفير لزحل ، مما قد يؤدي إلى إزالة الضباب في طبقة الستراتوسفير. ستبدو هذه المناطق أكثر قتامة في الضوء المنعكس ، مما يخلق مظهر عصابات مظلمة في الغلاف الجوي لزحل. النتيجة الأخرى هي زيادة عمر الجسيمات المشحونة كهربائيًا المعروفة باسم أيونات H3 + (والتي تتكون من ثلاثة بروتونات وانتخابين).
كان وجود هذه الأيونات هو السبب في تمكن أودونوغو وفريقه من تأكيد نظرية كونيرني. باستخدام تلسكوب كيك ، تمكن الفريق من رصد هذه الأيونات في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي لكوكب زحل بفضل طريقة توهجها في طيف الأشعة تحت الحمراء (والذي يحدث عندما تتفاعل مع ضوء الشمس). لوحظت هذه العصابات في البقع التي تدخل فيها خطوط المجال المغناطيسي التي تتقاطع مع مستوى الحلقة إلى الكوكب.
ثم قاموا بتحليل الضوء لتحديد كمية المطر التي تتفاعل مع طبقة الأيونوسفير لكوكب زحل ، والتي من شأنها أن تشير إلى مقدار جزيئات الجليد التي يتم سحبها من حلقات زحل في طريقها. ما وجدوه هو أنه يطابق القيم العالية التي اشتقها كونيرني وزملاؤه في دراستهم عام 1986.
ينجرف قمر كوكب زحل إنسيلادوس قبل الحلقات والقمر الصغير باندورا من وجهة النظر هذه التي التقطتها مركبة الفضاء كاسيني التابعة لناسا في الأول من نوفمبر 2009 ، ائتمانات: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
اكتشف الفريق أيضًا نطاقًا متوهجًا على خط عرض أعلى في نصف الكرة الجنوبي ، وهو المكان الذي يتقاطع فيه المجال المغناطيسي لزحل مع مدار إنسيلادوس. لبعض الوقت ، عرف علماء الفلك أن الينابيع الحارة التي تنفجر دوريًا من المنطقة القطبية الجنوبية لإنسيلادوس (والتي هي نتيجة النشاط الجيولوجي في الداخل) مسؤولة عن تجديد الحلقة الإلكترونية لزحل .
يشير هذا الاكتشاف الأخير إلى أن بعض الجسيمات الجليدية المنبعثة من إنسيلادوس تمطر على زحل أيضًا ، مما يساهم أيضًا في ظهور العصابات المظلمة على الكوكب. مثل كونيرني مبين :
'لم تكن تلك مفاجأة كاملة. حددنا إنسيلادوس والحلقة الإلكترونية كمصدر غزير للمياه أيضًا ، استنادًا إلى شريط مظلم ضيق آخر في صورة فوييجر القديمة تلك '.
بالنظر إلى المستقبل ، يود الفريق أن يرى كيف يتغير المطر الدائري نتيجة للتغير الموسمي على زحل. الفترة المدارية لزحل ، والتي تبلغ 29.4 سنة ، تتسبب في تعرض حلقاته لدرجات متفاوتة من أشعة الشمس. نظرًا لأن التعرض للأشعة فوق البنفسجية يشحن حبيبات الجليد في الحلقة ويؤدي إلى تفاعلها مع المجال المغناطيسي لزحل ، يجب أن يكون لمستويات التعرض المختلفة تأثير مباشر على كمية المطر الدائري في الغلاف الجوي العلوي.
هذه النتائج ، التي دفعت العلماء إلى إعادة التفكير في افتراضاتهم السابقة حول نظام زحل ، هي مجرد أحدث اكتشاف يأتي منكاسينيبعثة. على الرغم من أن المركبة المدارية أنهت مهمتها قبل عامين من خلال اصطدامها بجو زحل ، إلا أن البيانات التي أرسلتها لا تزال تتحدى بعض النظريات القديمة حول زحل بينما تؤكد أخرى.
تأكد من إطلاعك على هذه الرسوم المتحركة لحلقات زحل المختفية ، بإذن من مركز جودارد للفضاء التابع لناسا:
