In theorie is het bepalen van de lengte van een dag op een planeet vrij eenvoudig - meet gewoon hoe lang het duurt om een volledige rotatie te maken. Dat doen met de gasreus Saturnus is echter een astronomische hoofdpijn gebleken.
Het oppervlak van de planeet is min of meer karakterloos, wat betekent dat er geen bergen of kraters zijn om een volledige rotatie te markeren, en het magnetische veld van Saturnus is ongewoon, waardoor wetenschappers elektromagnetische metingen niet kunnen gebruiken om de rotatie te bepalen. Maar met behulp van gegevens van het verdwenen maar niet vergeten Cassini-ruimtevaartuig, hebben onderzoekers de iconische ringen van de planeet bestudeerd om een daglengte van 10 uur, 33 minuten en 38 seconden te bepalen, rapporteren de teams in het Astrophysical Journal .
Meghan Bartels van Space.com meldt dat onderzoekers het stelsel van ringen van de planeet, gemaakt van ruimtestof, rotsen en ijsdeeltjes, als een seismometer gebruikten. Het idee werd voor het eerst voorgesteld in 1982 en uitgebreid in 1990, maar het kon niet worden getest totdat het Cassini-vaartuig de ringen van dichtbij begon te verkennen. De theorie was dat het interieur van Saturnus trilt op frequenties die variaties in zijn zwaartekrachtsveld veroorzaken. De deeltjes in de ringen, zo vermoedden onderzoekers, zouden die kleine veranderingen in de sleepboot van de zwaartekracht registreren als golfpatroon, dat vervolgens zou kunnen worden gebruikt om te bepalen hoe snel de planeet roteert.
"De onderzoekers gebruikten golven in de ringen om naar het binnenland van Saturn te turen, en doken dit lang gezochte, fundamentele kenmerk van de planeet op", zegt Cassini-projectwetenschapper Linda Spilker in een persbericht van NASA. “En het is een echt solide resultaat. De ringen bevatten het antwoord. '
Toen de Voyager-sondes in 1980 en 1981 langs Saturnus vlogen, gebruikten onderzoekers magnetische veldmetingen om een daglengte van 10 uur, 39 minuten en 23 seconden te schatten. Toen Cassini de planeet bereikte, gebruikte het ook magnetische veldmetingen om de lengte van een dag te schatten, met een bereik van resultaten van 10 uur en 36 minuten tot 10 uur en 48 minuten.
De kleine discrepanties ontstaan omdat het magnetische veld van Saturnus bijna perfect is uitgelijnd met zijn rotatieas, in tegenstelling tot de magnetische velden van planeten zoals Aarde, Jupiter, Uranus en Neptunus, die een beetje scheef staan. Wanneer een off-kilter magnetisch veld rond de rotatie-as zwaait, creëert het periodieke radiosignalen die kunnen worden gebruikt om de rotatie te berekenen. Maar de topachtige rotatie van Saturnus geeft niet dezelfde signalen af, waardoor het moeilijk is om een nauwkeurige rotatietijd te krijgen.
De situatie frustreerde astronomen al tientallen jaren. Zelfs nadat Cassini Saturnus meer dan tien jaar vanuit zijn baan had bestudeerd, konden wetenschappers het probleem van de hele dag nog niet oplossen.
"Het is een beetje beschamend, " vertelde Michele Dougherty, een natuurkundige aan het Imperial College London, die het magnetische veld van Saturnus bestudeerde, afgelopen oktober aan Bartels in een ander verhaal. "We waren daar 13 jaar in een baan en we kunnen nog steeds niet zeggen hoe lang een dag op Saturnus is."
Nu hoeven onderzoekers zich niet zo te schamen, maar er is nog ruimte voor verbetering. Bartels meldt dat er een foutmarge is bij de laatste berekening, en de werkelijke daglengte kan tussen een minuut en 52 seconden langer zijn of tot 19 seconden korter - hoewel dat een enorme verbetering is ten opzichte van de vorige 12-minuten foutenmarge.
