Cassini is de meest geavanceerde ruimtesonde ooit gebouwd. Gelanceerd in 1997 als een gezamenlijke missie van NASA / European Space Agency, duurde het zeven jaar om naar Saturn te reizen. Sindsdien draait het om de zesde planeet vanaf de zon en stuurt het gegevens van immense wetenschappelijke waarde en beelden van prachtige schoonheid terug.
gerelateerde inhoud
- Hoe en wanneer kreeg Saturnus die prachtige ringen?
Cassini begint nu aan een laatste campagne. Nagesynchroniseerd de Grand Finale, het zal eindigen op 15 september 2017 met de sonde die in de atmosfeer van Saturn duikt, waar hij zal opbranden. Hoewel Saturnus in de jaren zeventig en tachtig door drie ruimtevaartuigen werd bezocht, hadden mijn collega-wetenschappers en ik me niet kunnen voorstellen wat de Cassini-ruimtesonde zou ontdekken tijdens zijn verblijf op de geringde planeet toen hij twintig jaar geleden werd gelanceerd.
Een enorme storm woedt over het gezicht van Saturnus. Op het moment dat dit beeld werd genomen, 12 weken nadat de storm was begonnen, was het volledig rond de planeet gewikkeld. (NASA / JPL-Caltech / SSI, CC BY) Een planeet van dynamische verandering
Massieve stormen verschijnen periodiek in de wolkentoppen van Saturnus, bekend als Great White Spots, waarneembaar door aardgebonden telescopen. Cassini heeft een voorstoel op deze evenementen. We hebben ontdekt dat deze stormen, net als de onweersbuien van de aarde, bliksem en hagel bevatten.
Cassini draait al lang genoeg om Saturnus om seizoensgebonden veranderingen waar te nemen die variaties in zijn weerpatronen veroorzaken, niet in tegenstelling tot de seizoenen op aarde. Periodieke stormen verschijnen vaak in de late zomer op het noordelijk halfrond van Saturnus.
In 2010, tijdens de noordelijke lente, verscheen er een ongewoon vroege en intense storm in de wolkentoppen van Saturnus. Het was een storm van zoveel onmetelijkheid dat het de hele planeet omcirkelde en bijna een jaar duurde. Het was pas toen de storm zijn eigen staart at dat het uiteindelijk sputterde en vervaagde. Door stormen zoals deze te bestuderen en ze te vergelijken met soortgelijke gebeurtenissen op andere planeten (denk aan Jupiter's Great Red Spot), kunnen wetenschappers de weerspatronen in het hele zonnestelsel beter begrijpen, zelfs hier op aarde.
Na honderden banen rond Saturnus te hebben gemaakt, was Cassini ook in staat om diepgaand andere functies te onderzoeken die alleen een glimp van de aarde of eerdere sondes hadden. Door ontmoetingen met de grootste maan van Saturnus, Titan, konden navigators de zwaartekracht van de maan gebruiken om de baan van de sonde te heroriënteren, zodat deze over de polen van Saturnus kon slingeren. Vanwege het sterke magnetische veld van Saturnus, zijn de polen de thuisbasis van prachtige Aurorae, net als die van de aarde en Jupiter.
De zeszijdige vortex van Saturnus op de noordpool van Saturnus, bekend als 'de zeshoek'. Dit is een superpositie van foto's gemaakt met verschillende filters, met verschillende golflengten van aan licht toegewezen kleuren. (NASA / JPL-Caltech / SSI / Hampton University, CC BY) Cassini heeft ook het bestaan bevestigd van een bizarre zeshoekige polaire draaikolk die oorspronkelijk een glimp opvangde van de Voyager-missie in 1981. De draaikolk, een massa wervelend gas, net als een orkaan, is groter dan de aarde en heeft topwindsnelheden van 220 mph.
De thuisbasis van tientallen verschillende werelden
Cassini ontdekte dat Saturnus 45 manen meer heeft dan de 17 eerder bekende - waardoor het totaal nu op 62 staat.
De grootste, Titan, is groter dan de planeet Mercurius. Het bezit een dichte stikstofrijke atmosfeer met een oppervlaktedruk van anderhalf keer die van de aarde. Cassini was in staat om onder de bewolking van deze maan te sonderen en ontdekte rivieren die in meren en zeeën stroomden en werden aangevuld door regen. Maar in dit geval is de vloeistof geen water, maar eerder vloeibaar methaan en ethaan.
Valse kleurenafbeelding van Ligeia Mare, het op een na grootste bekende lichaam van vloeistof op de maan Titan van Saturnus. Het is gevuld met vloeibare koolwaterstoffen. (NASA / JPL-Caltech / ASI / Cornell, CC BY) Dat wil niet zeggen dat water daar niet overvloedig is - maar het is zo koud op Titan (met een oppervlaktetemperatuur van -180 ° C) dat water zich gedraagt als rots en zand. Hoewel het alle ingrediënten voor het leven heeft, is Titan in wezen een 'bevroren aarde', die op dat moment gevangen zat voordat het leven zich kon vormen.
De zesde grootste maan van Saturnus, Enceladus, is een ijzige wereld met een diameter van ongeveer 300 mijl. En voor mij is het de site van de meest spectaculaire vondst van de missie.
De ontdekking begon nederig, met een merkwaardige blip in magnetische veldmetingen tijdens de eerste flyby van Enceladus in 2004. Toen Cassini het zuidelijk halfrond van de maan passeerde, ontdekte het vreemde schommelingen in het magnetische veld van Saturnus. Hieruit concludeerde het Cassini-magnetometerteam dat Enceladus een bron van geïoniseerd gas moet zijn.
Geïntrigeerd gaven ze de Cassini-navigators de opdracht om in 2005 nog dichterbij te komen. Tot onze verbazing waren de twee instrumenten ontworpen om de samenstelling te bepalen van het gas waar het ruimtevaartuig doorheen vliegt, de Cassini Plasma Spectrometer (CAPS) en de ionen- en neutrale massa Spectrometer (INMS), bepaald dat Cassini onverwacht door een wolk van geïoniseerd water passeerde. Deze waterpluimen, voortkomend uit scheuren in het ijs aan de zuidpool van Enceladus, spatten de ruimte in met snelheden tot 800 mph.
Ik zit in het team dat de positieve identificatie van water heeft gemaakt en ik moet zeggen dat dit het meest opwindende moment in mijn professionele carrière was. Wat de manen van Saturnus betrof, dacht iedereen dat alle actie bij Titan zou zijn. Niemand verwachtte dat kleine, bescheiden Enceladus voor verrassingen zou komen te staan.
Geologische activiteit die in realtime plaatsvindt, is vrij zeldzaam in het zonnestelsel. Vóór Enceladus was de enige bekende actieve wereld buiten de aarde de maan Io van Jupiter, die uitbarstende vulkanen bezit. Iets vergelijkbaars met Old Faithful op een maan van Saturnus vinden was vrijwel ondenkbaar. Het feit dat het allemaal begon met iemand die een vreemde lezing in de magnetische veldgegevens opmerkt, is een prachtig voorbeeld van de serendipitische aard van ontdekking.
Het geiserbekken aan de zuidpool van Enceladus, met zijn waterpluimen verlicht door verstrooid zonlicht. (NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute, CC BY) Het verhaal van Enceladus wordt alleen maar buitengewoner. In 2009 werden de pluimen voor het eerst rechtstreeks afgebeeld. We weten nu dat water uit Enceladus de grootste component is van de magnetosfeer van Saturnus (het gebied van de ruimte dat wordt bestuurd door het magnetische veld van Saturnus), en de pluimen zijn verantwoordelijk voor het bestaan van de enorme E-ring van Saturnus, de tweede buitenste ring van de planeet.
Nog verbazingwekkender is dat we nu weten dat onder de korst van Enceladus een wereldzee is van vloeibaar zout water en organische moleculen, die allemaal worden verwarmd door hydrothermische openingen op de zeebodem. Gedetailleerde analyse van de pluimen laat zien dat ze koolwaterstoffen bevatten. Dit alles wijst op de mogelijkheid dat Enceladus een oceaanwereld is die leven herbergt, precies hier in ons zonnestelsel.
Wanneer Cassini later dit jaar in de wolkentoppen van Saturnus duikt, betekent dit het einde van een van de meest succesvolle ontdekkingsmissies die de mensheid ooit heeft gelanceerd.
Wetenschappers overwegen nu gerichte missies naar Titan, Enceladus of mogelijk beide. Een van de meest waardevolle lessen die je van Cassini kunt nemen, is de noodzaak om verder te verkennen. Zoveel als we hebben geleerd van het eerste ruimtevaartuig om Saturnus te bereiken, heeft niets ons voorbereid op wat we met Cassini zouden vinden. Wie weet wat we hierna zullen vinden?
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation.
Dan Reisenfeld, hoogleraar natuurkunde en astronomie, de universiteit van Montana
