Κρόνος, ο άρχοντας των δακτυλιδιών

Από την ιστοσελίδα της NASA και την Universe Today, 12 Δεκεμβρίου 2003

Ο Κρόνος πρόκειται να έχει την πιο στενή επαφή με τη Γη για τα επόμενα 29 χρόνια, την παραμονή του νέου έτους, τα μεσάνυχτα στις 31 Δεκεμβρίου.

Ο αστρονόμος Mitzi Adams της NASA λέει ότι το φως του ήλιου που ανακλάται από τους δακτυλίους του Κρόνου κάνουν τον πλανήτη ακόμα πιο φωτεινό και όμορφο.

"Εάν έχετε ένα τηλεσκόπιο να δείτε τον Κρόνο. Ακόμη και το πιο μικρό θα σας αποκαλύψει τους θεαματικούς του δακτυλίους. Θα είναι συναρπαστικό", αναφέρει.

Το 2004 πρόκειται να αποδειχθεί ένας σπουδαίος χρόνος για τον Κρόνο. Το διαστημικό σκάφος Cassini με τον βολιστήρα Huygens, που βρίσκεται καθ' οδόν από το 1997, θα φθάσει εκεί τον Ιούνιο. Άλλα διαστημικά σκάφη που τον έχουν επισκεφτεί είναι το Pioneer 11 και το Voyagers, αλλά αυτά πέταξαν μόνο κοντά στον Κρόνο, παίρνοντας εικόνες κατά τη διάρκεια μιας περιόδου λίγων ημερών. Όταν ο Cassini μπει σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο θα μείνει για να μελετήσει τον πλανήτη, τουλάχιστον τέσσερα χρόνια.

Το διαστημικό σκάφος Cassini της NASA χρησιμοποίησε τέσσερις φορές τη βοήθεια της βαρύτητας (μία με τη Γη, δύο με την Αφροδίτη και μία με τον Δία) για να το επιταχυνθεί προς τον Κρόνο.

Οι δακτύλιοι του Κρόνου

Ο Κρόνος είναι ένας κόσμος μεγάλου μυστηρίου. Οι ερευνητές δεν είναι βέβαιοι πότε και πως φτιάχτηκαν οι  δακτύλιοι του. Κάποια στοιχεία δείχνουν ότι οι δακτύλιοι είναι σχετικά νέοι -- ηλικίας μερικές μόνο εκατοντάδες εκατομμυρίων ετών. Σε αυτή την περίπτωση, αυτοί περικύκλωσαν αρχικά τον Κρόνο την  ίδια σχεδόν εποχή που κυριαρχούσαν στη Γη.

Οι δακτύλιοι του Κρόνου μπορούν εξίσου γρήγορα να συρρικνωθούν όσο γρήγορα σχηματίστηκαν -- έτσι λένε μερικοί θεωρητικοί. Τα μικρά φεγγάρια που είναι σε τροχιά στις πιο ακραίες περιοχές του συστήματος των δακτυλίων κερδίζουν γωνιακή στροφορμή εις βάρος των δακτυλίων, σαν αποτέλεσμα των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ των φεγγαριών και των χοντρών τμημάτων της ύλης των δακτυλίων. Μετά από μερικές εκατοντάδες χρόνια, το εξωτερικό ήμισυ των δακτυλίων θα μπορούσε να γείρει προς τον πλανήτη καθώς τα μικρά φεγγάρια θα ξεφύγουν μακριά. Ο Κρόνος θα φαίνεται τότε πολύ λιγότερο εντυπωσιακός.

Θα μπορούσε να συμβεί αυτό στην πραγματικότητα; Το Cassini θα συλλέξει εκείνα τα στοιχεία που οι επιστήμονες χρειάζονται για να απαντήσουν σε αυτή την ερώτηση αλλά και για πολλές άλλες ερωτήσεις, σχετικά με τους δακτυλίους, τα φεγγάρια, τον καιρό και το μαγνητισμό του Κρόνου.

Οι δακτύλιοι του Κρόνου πιθανόν παριστάνουν μια σφοδρή σύγκρουση ενός φεγγαριού του από πάγο, η οποία άφησε τα υπολείμματά της πολύ κοντά στην επιφάνεια του πλανήτη, ο οποίος με την έλξη του δεν τα άφησε να διαφύγουν. Ενδιαφέρον παρουσιάζει επίσης το γεγονός ότι η Γη έχει επίσης το δικό της "σύστημα δακτυλίων" από διαστημικά σκουπίδια και υπολείμματα παλαιών δορυφόρων και άλλων κατεστραμμένων διαστημικών οχημάτων.

Υπάρχουν πολλά για να μάθουμε ακόμα για αυτόν τον απόμακρο πλανήτη.

Ο Τιτάνας

Ο Κρόνος έχει ένα γιγαντιαίο φεγγάρι, τον Τιτάνα. Μπορούμε να δούμε τον Τιτάνα ακόμα και μέσω ενός απλού τηλεσκοπίου σαν ένα αστέρι 8ου μεγέθους, σε απόσταση μερικών διαμέτρων δακτυλίων από τον Κρόνο, που κινείται από νύχτα σε νύχτα δεδομένου ότι βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη. Ο Τιτάνας είναι μεγαλύτερος από τον Ερμή και τον Πλούτωνα, και έχει μια ατμόσφαιρα 60% πυκνότερη από της Γης. Με άλλα λόγια, ο Τιτάνας είναι ένας ολοκληρωμένος κόσμος. Εάν ήταν σε τροχιά γύρω από τον ήλιο, θα θεωρούταν σίγουρα πλανήτης.

Το περίεργο πράγμα για τον Τιτάνα είναι πώς ξέρουμε πολύ λίγα για αυτόν. Μια κατάλληλη φωτογραφική μηχανή στην υπέρυθρη ζώνη, επί του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, θα ήταν σε θέση να δει μέσω αυτών των νεφών.

Υπάρχουν μερικές λευκές περιοχές στις φωτογραφίες του, που θεωρούμε ότι υπάρχουν ήπειροι και  θάλασσες, αλλά ο Τιτάνας είναι πάρα πολύ μακριά ακόμη και από τον Hubble, έτσι δεν μπορεί να πάρει μια καθαρή εικόνα του τι κρύβεται σε αυτόν.

Τον Ιανουάριο του 2005, ο Cassini θα ρίξει το βολιστήρα Huygens της ESA μέσω των νεφών για να ανακαλύψει τι βρίσκεται  κάτω από τα νέφη. Αυτό το γεγονός θα μπορούσε να είναι μια από τις πιο συναρπαστικές στιγμές στην εξερεύνηση του ηλιακού συστήματος.

Ο Huygens θα πάρει περισσότερες από 1.100 εικόνες κατά την κάθοδο του, διάρκειας δυόμισι ωρών με το αλεξίπτωτο. Τα επιστημονικά όργανα του θα αναλύσουν την ατμόσφαιρα του Τιτάνα, θα μετρήσουν τους ανέμους του, και -- εάν ο βολιστήρας επιζήσει της προσεδάφισης -- θα μετρήσει τις φυσικές ιδιότητες του εδάφους.

Μια ιδέα πως ο βολιστήρας Huygens θα κατέβει μέσω των νεφών του Τιτάνα

Ο βολιστήρας Huygens πιθανώς δεν θα βρει αποδείξεις για ζωή, τουλάχιστον όχι αυτή τη ζωή όπως την ξέρουμε. Ο Τιτάνας είναι πάρα πολύ κρύος. Η θερμοκρασία της επιφάνειάς του, κατ' εκτίμηση των ερευνητών, είναι 180°C κάτω από το μηδέν. Αυτό δεν σημαίνει ότι η ζωή είναι αδύνατον να βρεθεί εκεί. Η ατμόσφαιρα του Τιτάνα είναι πλούσια σε οργανικές ενώσεις: αιθάνιο, μεθάνιο, υδροκυάνιο και άλλες. Η χαμηλή θερμοκρασία του φεγγαριού ευνοούν το αιθάνιο και το μεθάνιο να υγροποιηθούν, έτσι μπορεί να υπάρχουν λακκούβες, λίμνες ή ακόμα και ωκεανοί υγρών υδρογονανθράκων γύρω στην επιφάνεια. Ίσως αυτές να είναι θέσεις όπου μπορούν να συγκεντρωθούν οργανικά μόρια για τα πρώτα μίγματα των απλών μορφών της ζωής.

Η αλήθεια είναι, ότι κανένας δεν ξέρει τι θα βρει ο Huygens ή ο Cassini.

Το διαστημικό όχημα Cassini συλλέγει σωματίδια που επιταχύνονται από τον ήλιο

Μερικούς μήνες πριν φθάσει το διαστημικό σκάφος Cassini στον Κρόνο, για να τεθεί σε τροχιά γύρω του, και το ειδικό όργανο που μεταφέρει, το Φασματόμετρο Πλάσματος (CAPS), έκανε τις πρώτες του κανονικές παρατηρήσεις των διαστρικών επιταχυνόμενων ιόντων (ιόντα υδρογόνου, ηλίου κλπ) πέρα από την τροχιά του Δία. Πρόκειται για την πρώτη σημαντική ανακάλυψη του Cassini, το οποίο χρησιμοποιεί στοιχεία που συγκεντρώνονται από το φασματόμετρο CAPS, και το οποίο προορίζεται να φθάσει στον Κρόνο τον Ιούλιο του 2004.

Το Cassini, είναι μια συνεργασία της NASA, της ESA (Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος) και της Ιταλικής Διαστημικής Υπηρεσίας και θα ξεκινήσει την τετραετή κύρια αποστολή του την 1η Ιουνίου 2004, οπότε θα τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο.

Το Cassini, επίσης, μεταφέρει το βολιστήρα Huygens, που έχει φτιαχτεί από την Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία, για να μελετήσει τον Τιτάνα, το φεγγάρι του Κρόνου, τον οποίο θα ελευθερώσει έξι μήνες αργότερα για να καταδυθεί στην ατμόσφαιρα του δορυφόρου Τιτάνα, για να διαπιστώσει αν κάτω από τα πυκνά του σύννεφα κρύβεται πράγματι μια θάλασσα από μεθάνιο.

Επίσης, το Cassini μετέδωσε μια νέα, λεπτομερέστερη φωτογραφία του πλανήτη και των δαχτυλιδιών του. Σε αυτήν διακρίνονται αμυδρά και πέντε από τα φεγγάρια του γίγαντα πλανήτη. Η εικόνα που είναι σύνθεση πολλαπλών φωτογραφιών, ελήφθησαν με την κάμερα κλειστής γωνίας του σκάφους στις 9 Νοεμβρίου 2003, από απόσταση 111 εκατομμυρίων χιλιομέτρων, περίπου τα τρία τέταρτα της απόστασης Γης-Ήλιου.

Τα επιταχυνόμενα ιόντα προέρχονται από τον ιονισμό ουδέτερων σωματιδίων του ηλιακού μας συστήματος, κοντά στον ήλιο, και συνδέονται με τον ηλιακό άνεμο, το γνωστό ρεύμα των φορτισμένων σωματιδίων που φεύγουν από τον ήλιο. Με την παρατήρηση αυτών των δραστικών ιόντων, οι ερευνητές μπορούν να κατανοήσουν καλύτερα το διαστρικό μέσο, ένα αέριο μαζί με σκόνη χαμηλής πυκνότητας, που γεμίζουν το χώρο μεταξύ των αστεριών.

Οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει τα διαστρικά επιταχυνόμενα ιόντα από το 1985 αλλά όμως από μια απόσταση μιας αστρονομικής μονάδας Au (η απόσταση Γης-'Ηλιου), αλλά ποτέ δεν έχουν παρατηρηθεί τέτοια ιόντα πέρα από 5 Au  -- δηλαδή πέρα από την τροχιά του Δία. Η επιστημονική ομάδα του CAPS δημιούργησε κατάλληλο λογισμικό που επέτρεψε στο όργανο να συλλέξει και να διαβιβάσει τις ανιχνεύσεις των, σχετικά σπάνιων, επιταχυνόμενων ιόντων, τα οποία συναντάει στο ταξίδι του προς τον Κρόνο.

Κατά τη διάρκεια της περιόδου παρατήρησης, από τον Οκτωβρίου του 2001 μέχρι τον Φεβρουάριο του 2003, σε αποστάσεις 6,4 έως 8,2 AU, το όργανο συνέλεξε 2.627 δείγματα. Οι αναλύσεις αποκάλυψαν ότι υπάρχει μια ισχυρή μείωση των επιταχυνόμενων ιόντων υδρογόνου έναντι των ιόντων ηλίου στην περιοχή πίσω από τον ήλιο.

Η επιστημονική ομάδα καθόρισε ότι αυτή η πρόσφατη παρατηρηθείσα μείωση, ή όπως αλλιώς λέγεται "διαστρική σκιά του υδρογόνου", παράγεται από την πίεση της ακτινοβολίας και τον ιονισμό των ουδέτερων σωματιδίων. Τα περισσότερα άτομα υδρογόνου δεν μπορούν να διαπεράσουν προς την κάτω περιοχή της σκιάς επειδή αυτά πρέπει να περάσουν κοντά στον ήλιο, όπου έχουν μια μεγάλη πιθανότητα να ιονιστούν και να διασκορπιστούν με τον ηλιακό άνεμο.

"Αυτά είναι σωματίδια που είναι πολύ δύσκολο να μετρηθούν, επειδή υπάρχουν πάρα πολύ λίγα στο διάστημα", λέει ο  David McComas, διευθυντής του SwRI (Space Science and Engineering Division). "Τα προηγούμενα μοντέλα είχαν συμπεριλάβει κάτι παρεμφερές της διαστρικής σκιάς του υδρογόνου, αλλά αυτές είναι οι πρώτες άμεσες μετρήσεις από αυτό".

Ο ειδικός επιστήμονας David Young, που είναι ο κύριος ερευνητής του οργάνου CAPS -- το μεγαλύτερο και πιο σύνθετο διαστημικό όργανο πλάσματος που έχει πετάξει μέχρι σήμερα -- το οποίο θα ανιχνεύσει και θα αναλύσει το πλάσμα (από ηλεκτρόνια και ιόντα), τα οποία βρίσκεται σε όλο το ηλιακό σύστημα.

Η γενική αποστολή του διαστημικού σκάφους Cassini είναι να πάρει φωτογραφίες του συστήματος του Κρόνου στις υπέρυθρες ακτίνες, τις υπεριώδεις ακτίνες και τα ορατά μήκη κύματος και για να συλλέξει άμεσα δείγματα σκόνης, από ουδέτερα και φορτισμένα σωματίδια του περιβάλλοντος.

"Αυτή είναι η πρώτη από τις πολλές νέες ανακαλύψεις που θα γίνουν από το διαστημικό σκάφος Cassini, και  ειδικότερα από το φασματόμετρο του πλάσματος," λέει ο McComas.

Το SwRI κάνει επίσης και μια μελέτη σκοπιμότητας για το προτεινόμενο πρόγραμμα Interstellar Boundary Explorer (IBEX) της NASA. Εάν επιλεχθεί αυτό το πρόγραμμα, θα προωθηθεί ένα ζεύγος φωτογραφικών μηχανών ειδικών για τα ενεργητικά ουδέτερα άτομα, που θα τραβήξουν άμεσα την αλληλεπίδραση μεταξύ του ηλιακού συστήματος και του διαστρικού μέσου - την περιοχή όπου τα διαστρικά ουδέτερα άτομα πρέπει να διατρέξουν για να μπουν στην ηλιόσφαιρα.

Η εργασία, "Η διαστρική Σκιά του Υδρογόνου: Παρατηρήσεις των διαστρικών ιόντων πέρα από τον Δία",  παρουσιάστηκαν στις 9 Δεκεμβρίου στη συνεδρίαση της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης (AGU) στο San Francisco.