صورة مذهلة توضح كيف ينحت قمر زحل الصغير حلقات الكوكب

انتهت مهمة كاسيني إلى زحل قبل عام ونصف ، لكن النتائج العلمية لا تزال تأتي من جميع البيانات التي جمعتها. عندما اقتربت كاسيني من زحل في أشهرها الأخيرة ، ألقت نظرة تفصيلية للغاية على حلقات عملاق الغاز ، منتقلة بينها وبين الكوكب نفسه. أثار هذا الفحص التفصيلي عددًا قليلاً من الأسئلة حول جميع التفاعلات التي تشكل تلك الحلقات.

إلى ورقة جديدة نشرت في علم بعض نتائج نظرة كاسيني عن قرب على الحلقات.

تكثر الأقمار الصغيرة داخل نظام حلقات زحل ، وتتفاعل تلك الأجسام مع الجسيمات الجليدية التي تشكل الجزء الأكبر من الحلقات. ينتج عن هذا مجموعة متنوعة من الأشكال والقوام في بنية الحلقة ، تشبه إلى حد كبير كيفية تشكل الكواكب في قرص الكواكب الأولية حول نجم. هذا يعني أن الحلقات تشبه المختبر الذي يمكن للعالم أن يبحث فيه عن تكوين الكواكب.

'توفر هذه التفاصيل الجديدة لكيفية نحت الأقمار الحلقات بطرق مختلفة نافذة على تكوين النظام الشمسي ...'

المؤلف الرئيسي وعالم كاسيني مات تيسكارينو من معهد SETI في ماونتن فيو ، كاليفورنيا.

من مسافة بعيدة ، تعتبر حلقات زحل واحدة من أكثر الهياكل فخامة في النظام الشمسي. تم عرض التفاصيل الغنية في الحلقات عن قرب. هذه واحدة من أعلى الصور الملونة عالية الدقة لأي جزء من حلقات زحل ، تم التقاطها في 6 يوليو 2017 بكاميرا ذات زاوية ضيقة للمركبة الفضائية كاسيني. تُظهر هذه الصورة جزءًا من الجزء الداخلي المركزي من الحلقة B للكوكب. الائتمان: NASA / JPL-Caltech / معهد علوم الفضاء

خلال النظرة الأخيرة للمركبة الفضائية كاسيني على الحلقات ، اكتشفت أنسجة وأنماط تتراوح من التكتل إلى القش. يثير هذا التنوع أسئلة حول كيفية تشكيلها بالضبط ، وما هو تاريخ التفاعلات الذي شكلها. إضافة إلى الأسئلة هو كيف يتغير اللون ودرجة الحرارة والكيمياء عبر بنية الحلقة.

ولكن مثل الكثير من العلوم ، تطرح هذه الدراسة أسئلة جديدة ، وتلقي بعض الضوء على الأسئلة الحالية.

الحلقة F هي الحلقة الخارجية المحددة في بنية حلقة زحل ، وربما تكون الحلقة الأكثر نشاطًا. يحتوي على ميزات يمكن أن تختلف في نطاقات زمنية صغيرة تصل إلى بضع ساعات. أ دراسة عام 2008 أظهر أن هناك عدة أقمار صغيرة تعمل في الحلقة F ، وأن اصطدامها وتأثيراتها الجاذبية هي المسؤولة عن بعض الكتل والقنوات الطولية في تلك الحلقة.

تقع الحلقة F على الحافة الخارجية لنظام حلقات زحل. على الرغم من وجود هياكل أخرى تشبه الحلقة سريعة الزوال خلفها ، إلا أنها تعتبر الحلقة الخارجية. حقوق الصورة: بواسطة NASA / JPL / Space Science Institute - Cassini-Huygens / NASA ويكيبيديا الإنجليزية) ، المجال العام ، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟curid=45724380

في هذه الورقة الجديدة ، ركز الباحثون على سلسلة من الخطوط الناتجة عن التأثير في الحلقة F التي لها نفس الطول والاتجاه. وخلصوا إلى أن سربًا من الصدمات التي ضربت الحلقات في نفس الوقت هي المسؤولة. هذا مهم لأنه يستبعد حطام المذنبات كسبب ، ويسلط الضوء على الدور الذي تلعبه تيارات المواد التي تدور حول زحل في تشكيل بنية الحلقات.

قال المؤلف الرئيسي وعالم كاسيني مات تيسكارينو من معهد SETI: 'توفر هذه التفاصيل الجديدة حول كيفية نحت الأقمار الحلقات بطرق مختلفة نافذة على تكوين النظام الشمسي ، حيث توجد أيضًا أقراص تتطور تحت تأثير الكتل المضمنة داخلها'. معهد في ماونتن فيو ، كاليفورنيا.

هذه الصورة للقمر الصغير Daphnis ، الذي يبلغ قطره حوالي 8 كيلومترات فقط ، هي فسيفساء ذات ألوان محسنة. تقوم Daphnis بإنشاء ثلاث موجات في الحافة الخارجية لفجوة Keeler. حقوق الصورة: NASA / JPL-Caltech / معهد علوم الفضاء

الإطلالات الممتازة عن قرب للحلقات التي التقطتها كاسيني أثناء عرضها مدارات الرعي الحلقية بين كانون الأول (ديسمبر) 2016 وأبريل (نيسان) 2017 ، أظهر ثلاثة أنواع متميزة من الهياكل: متكتلة وسلسة ومخططة. كما تظهر بوضوح أن الأنواع الثلاثة موجودة في أحزمة ذات حدود حادة بين بعضها البعض. سبب ذلك غير واضح ، حيث لا يستطيع العلماء تحديد أي خصائص للحلقة مرتبطة بالأحزمة.

'يجب أن يكون هناك شيء مختلف فيما يتعلق بخصائص الجسيمات ... ولا نعرف حتى الآن ما هو.'

المؤلف الرئيسي وعالم كاسيني مات تيسكارينو من معهد SETI في ماونتن فيو ، كاليفورنيا.

تسلط هذه الصور الضوء على اثنين من الأنسجة التي تم اكتشافها في حلقات زحل. على الرغم من اختلافهما الشديد ، إلا أنهما موجودان على مقربة من بعضهما البعض. على اليسار توجد هياكل شبيهة بالقش ، وعلى اليمين توجد قوام متكتل. ناسا / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / معهد علوم الفضاء

قال تيسكارينو: 'هذا يخبرنا أن الطريقة التي تبدو بها الحلقات ليست مجرد وظيفة لمقدار المادة الموجودة'. 'يجب أن يكون هناك شيء مختلف بشأن خصائص الجسيمات ، ربما يؤثر على ما يحدث عندما تصطدم جسيمتان من الحلقة وترتد عن بعضهما البعض. ونحن لا نعرف حتى الآن ما هو '.

كان لدى كاسيني نتائج أكثر غموضًا ، والتي تم الكشف عنها من خلال مطياف رسم الخرائط المرئي والأشعة تحت الحمراء (VIMS). كما يقول الاسم ، فقد صور الحلقات في كل من المرئية والأشعة تحت الحمراء. وجد VIMS نطاقات جليد مائي ضعيفة بشكل غير عادي في الجزء الخارجي من الحلقة A. هذا اكتشاف غير متوقع ، حيث من المعروف أن هذه المنطقة عاكسة للغاية ، وعادة ما تعني الانعكاسية العالية جليدًا أقل تلوثًا وبالتالي نطاقات جليد مائية أقوى.

كان لدى VIMS المزيد من المفاجآت في المتجر. بينما كان العلماء يعرفون بالفعل أن جليد الماء هو المكون الرئيسي في حلقات زحل ، كانوا متأكدين تمامًا من وجود جليد آخر مثل جليد الأمونيا وجليد الميثان. لكن لم يتمكن VIMS من العثور على أي من هذين الجليدين ، ولم يتمكن من العثور على مركبات عضوية ، والتي يجب أن تكون موجودة نظرًا للمواد العضوية التي وجدها كاسيني سابقًا تتدفق من الحلقة D إلى الغلاف الجوي لكوكب زحل.

تُظهر الصورة ذات الألوان الزائفة الموجودة على اليمين تخطيطًا طيفيًا لحلقات زحل A و B و C ، تم التقاطها بواسطة مطياف رسم الخرائط المرئي والأشعة تحت الحمراء (VIMS) من كاسيني. تعرض الحلقات بالأشعة تحت الحمراء بدلاً من صورة في الضوء المرئي. المناطق الخضراء المزرقة هي المناطق التي بها أنقى جليد مائي و / أو أكبر حجم للحبوب (بشكل أساسي الحلقات A و B) ، بينما يشير اللون المحمر إلى كميات متزايدة من المواد غير الجليدية و / أو أحجام الحبوب الأصغر (بشكل أساسي في الحلقة C وقسم كاسيني).
إلى اليسار ، الصورة نفسها متراكبة على فسيفساء ذات ألوان طبيعية لزحل التقطها النظام الفرعي لعلوم التصوير في كاسيني. حقوق الصورة: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute / G. Ugarkovic (ISS) ، ناسا / JPL-Caltech / جامعة أريزونا / CNRS / LPG-Nantes (VIMS)

قال فيل نيكلسون ، عالم كاسيني في إم إس بجامعة كورنيل في إيثاكا ، نيويورك: 'إذا كانت المواد العضوية موجودة بكميات كبيرة - على الأقل في الحلقات A و B و C الرئيسية - فسنراهم'. 'لست مقتنعًا حتى الآن بأنهم مكون رئيسي في الحلقات الرئيسية.'

هذه اكتشافات جديدة مثيرة للاهتمام لعلماء زحل ، وهي عبارة عن ألغاز تتطلب نماذج جديدة للشرح. لكن لا أحد منهم يستطيع أن يتصدر اكتشاف كاسيني الأكثر إثارة للدهشة: ذلك حلقات زحل أصغر بكثير مما كان يعتقد سابقا.

وفقًا لجيف كوزي من مركز أبحاث ناسا ، ندخل مرحلة جديدة من دراسة زحل والتي ستشهد تطوير نماذج جديدة لشرح هذه الاكتشافات الجديدة.

قال كوزي: 'نرى الكثير ، وأقرب ، ونحصل على ألغاز جديدة وأكثر تشويقًا'. 'نحن نستقر للتو في المرحلة التالية ، وهي بناء نماذج جديدة ومفصلة لتطور الحلقة - بما في ذلك الكشف الجديد من بيانات كاسيني أن الحلقات أصغر بكثير من زحل.'

مدارات الرعي الدائري لكاسيني (باللون الأزرق) أعطت العلماء نظرة أقرب حتى الآن على حلقات زحل. حقوق الصورة: ناسا

العلم مثير ومحبط في نفس الوقت لأن كل تقدم جديد في الفهم يجلب معه أسئلة خاصة به. هذا صحيح بالتأكيد على البحث الجديد القائم على البيانات من أقرب وأفضل نظرة لكاسيني على زحل وحلقاته.

'إنه مثل رفع الطاقة بمقدار درجة أخرى على ما يمكن أن نراه في الحلقات. قالت ليندا سبيلكر ، عالمة مشروع كاسيني في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، 'لقد حصل الجميع على رؤية أوضح لما يجري'. 'الحصول على هذا القرار الإضافي أجاب على العديد من الأسئلة ، ولكن لا يزال هناك الكثير من الأسئلة المحيرة.'

مصادر:

• خبر صحفى: كاسيني من وكالة ناسا تكشف عن نحت جديد في حلقات زحل
• ورقة ابحاث: استكشاف كاسيني هيغنز لنظام زحل: 13 عامًا من الاكتشاف
• ورقة ابحاث: تحديد بنية الحلقة F لزحل بواسطة الأقمار الصغيرة القريبة
• ناسا: مهمة كاسيني
• الكون اليوم: ميماس تدفع من خلال حلقات زحل مثل كاسحة ثلج