Podaci koje je prikupila letjelica Cassini tijekom svojih završnih orbita 2017. godine upućuju na to da Saturnovi prsteni nisu ograničeni samo na tanku strukturu vidljivu kroz teleskop. Nova studija objavljena u časopisu The Planetary Science Journal pokazuje da se mineralna prašina povezana s prstenima proteže znatno iznad i ispod ravnine prstena, tvoreći svojevrsni “halo”.
Cassini je tijekom završne faze misije, poznate kao Grand Finale Orbits (GFOs), prije namjernog ulaska u Saturnovu atmosferu, prolazio kroz prostor iznad i ispod prstenova te uzorkovao čestice pomoću instrumenta Cosmic Dust Analyzer (CDA). Istraživači sada izvještavaju da prikupljeni uzorci ukazuju na prostornu raspodjelu prašine koja seže do približno tri Saturnova radijusa (RS) iznad i ispod ravnine prstena.
Što je Cassini izmjerio tijekom Grand Finale orbita
Tijekom 20 orbita Cassini je prikupio 1.690 spektara prašine, koji su potom analizirani. Od tog broja, 155 spektara jasno je identificirano kao mineralne, odnosno silikatne čestice. Te su čestice zabilježene na udaljenostima do oko 3 RS iznad i ispod ravnine prstena, pri čemu su se pojavljivale u približno jednakim količinama s obje strane, što autori opisuju kao “halo”.
Kemijska analiza pokazala je da su silikati na visokim širinama gotovo istovjetni po sastavu onima bliže samim prstenovima. Čestice su uglavnom građene od magnezija i kalcija u udjelima usporedivima s kozmičkim razinama. U njima je također utvrđeno značajno osiromašenje željezom, što odgovara sastavu prašine zabilježene neposredno uz prstenove. Autori ističu da je riječ o “upečatljivim sličnostima u sastavu”.
“Zaključujemo da su, unutar točnosti primijenjene metode, ova mineralna zrnca prašine istovjetnog sastava, što upućuje na to da silikati obuhvaćeni ovom analizom potječu iz glavnih Saturnovih prstenova te da mogu dosegnuti širine veće od 3 RS u odnosu na ravninu prstena”, navode autori istraživanja.
Najizgledniji mehanizam nastanka i šire posljedice
Kako bi objasnili kako čestice dospijevaju na tako velike udaljenosti od ravnine prstena, istraživači su proveli niz dinamičkih simulacija. Rezultati pokazuju da čestice mogu dosegnuti zabilježene širine ako su izbačene iz prstenova brzinama većima od 25 km/s i ako im je promjer manji od 20 nanometara. Prema autorima, takvi se uvjeti mogu ostvariti kada čestice u prstenovima pogode mikrometeoroidi, koji su u Saturnovu okruženju relativno česti.
“Uočeni porast brojčane gustoće čestica pri smanjenju udaljenosti od ravnine prstena u skladu je s izbacivanjem nakon udara mikrometeoroida kao dominantnim mehanizmom stvaranja čestica. Očekuje se da će se većina izbačenih čestica ponovno sudariti s glavnim prstenovima ili pasti u Saturn, dok se pretpostavlja da će samo mali dio uspješno pobjeći iz prstenova”, objašnjavaju autori.
Kao najvjerojatniji fizički proces ističe se kondenzacija iz brzih oblaka pare nastalih nakon udara mikrometeoroida u prstenove. Takav mehanizam dovodi do stvaranja promatranih nanosilikata te može objasniti i izraženo osiromašenje čestica željezom.
Istraživači su razmotrili i alternativnu hipotezu prema kojoj bi čestice mogle ući u Saturnov sustav izvana zbog gravitacijskog fokusiranja. No ta je mogućnost ocijenjena manje vjerojatnom jer se kemijski sastav zabilježene prašine ne podudara s egzogenim zrncima prašine koja je instrument CDA detektirao u drugim dijelovima Saturnova sustava.
S obzirom na to da su sudari mikrometeoroida u planetarnim sustavima česti, rezultati otvaraju pitanje protežu li se i prstenasti sustavi drugih planeta dalje nego što se može razabrati klasičnim promatranjima te imaju li procesi povezani s dinamikom prašine šire i zasad slabo uočljive posljedice.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
