Från ett pressmeddelande från JPL:
En ny analys baserad på data från NASA:s rymdfarkost Cassini finner ett orsakssamband mellan mystiska, periodiska signaler från Saturnus magnetfält och explosioner av het joniserad gas, känd som plasma, runt planeten.
Forskare har funnit att enorma moln av plasma med jämna mellanrum blommar runt Saturnus och rör sig runt planeten som en obalanserad tvätt på centrifugeringscykeln. Rörelsen av denna heta plasma producerar en upprepande signatur 'dunk' i mätningar av Saturnus roterande magnetiska miljö och hjälper till att illustrera varför forskare har haft så svårt att mäta längden på en dag på Saturnus.
'Detta är ett genombrott som kan peka oss på ursprunget till de mystiskt föränderliga periodiciteterna som grumlar Saturnus verkliga rotationsperiod', säger Pontus Brandt, huvudförfattare på tidningen och en Cassini-forskare baserad vid Johns Hopkins University Applied Physics Laboratoriet i Laurel, Md. 'Den stora frågan nu är varför dessa explosioner inträffar med jämna mellanrum.'
Data visar hur plasmainjektioner, elektriska strömmar och Saturnus magnetfält - fenomen som är osynliga för det mänskliga ögat - är partner i en intrikat koreografi. Periodiska plasmaexplosioner bildar trycköar som roterar runt Saturnus. Trycköarna 'blåser upp' magnetfältet.
En ny animation som visar det länkade beteendet kan ses på Cassini hemsida.
Visualiseringen visar hur osynlig het plasma i Saturnus magnetosfär – den magnetiska bubblan runt planeten – exploderar och förvränger magnetfältslinjer som svar på trycket. Saturnus magnetosfär är inte en perfekt bubbla eftersom den blåses tillbaka av kraften från solvinden, som innehåller laddade partiklar som strömmar från solen.
Solvindens kraft sträcker magnetfältet på den sida av Saturnus som är vänd bort från solen till en så kallad magnetsvans. Kollapsen av magnetsvansen verkar starta en process som orsakar de heta plasmaskurarna, som i sin tur blåser upp magnetfältet i den inre magnetosfären.
Forskare undersöker fortfarande vad som får Saturnus magnetsvans att kollapsa, men det finns starka indikationer på att kall, tät plasma ursprungligen från Saturnus måne Enceladus roterar med Saturnus. Centrifugalkrafter sträcker magnetfältet tills en del av svansen snäpper tillbaka.
Den snäppande tillbaka värmer plasma runt Saturnus och den uppvärmda plasman fastnar i magnetfältet. Den roterar runt planeten på öar med en hastighet av cirka 100 kilometer per sekund (200 000 mph). På samma sätt som hög- och lågtryckssystem på jorden orsakar vindar, orsakar rymdens höga tryck elektriska strömmar. Strömmar orsakar magnetiska fältförvrängningar.
En radiosignal känd som Saturn Kilometric Radiation, som forskare har använt för att uppskatta längden på en dag på Saturnus, är intimt kopplad till beteendet hos Saturnus magnetfält. Eftersom Saturnus inte har någon yta eller fast punkt för att klocka dess rotationshastighet, drog forskare slutsatsen om rotationshastigheten från att tajma topparna i denna typ av radioemission, som antas öka med varje rotation av en planet. Denna metod har fungerat för Jupiter, men Saturnus signaler har varierat. Mätningar från början av 1980-talet tagna av NASA:s rymdfarkoster Voyager, data som erhölls 2000 av ESA/NASAs Ulysses-uppdrag och Cassini-data från omkring 2003 till idag skiljer sig i liten, men betydande grad. Som ett resultat är forskarna inte säkra på hur lång en Saturnus-dag är.
'Det som är viktigt med det här nya arbetet är att forskare börjar beskriva de globala orsakssambanden mellan några av de komplexa, osynliga krafterna som formar Saturnus miljö', säger Marcia Burton, forskare vid Cassini-fältet och partikelutredningen vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory. , Pasadena, Kalifornien. 'De nya resultaten ger oss fortfarande inte längden på en Saturnus-dag, men de ger oss viktiga ledtrådar för att börja räkna ut det. Saturnus dagslängd, eller Saturnus rotationshastighet, är viktig för att bestämma Saturnus grundläggande egenskaper, som strukturen på dess inre och hastigheten på dess vindar.'
Plasma är osynligt för det mänskliga ögat. Men jon- och neutralkameran på Cassinis magnetosfäriska bildinstrument ger en tredimensionell bild genom att detektera energiska neutrala atomer som emitteras från plasmamolnen runt Saturnus. Energiska neutrala atomer bildas när kall, neutral gas kolliderar med elektriskt laddade partiklar i ett moln av plasma. De resulterande partiklarna är neutralt laddade, så de kan fly magnetfält och zooma ut i rymden. Emissionen av dessa partiklar sker ofta i magnetfälten som omger planeter.
Genom att sätta ihop bilder som erhålls varje halvtimme producerade forskare filmer av plasma när det drev runt planeten. Forskare använde dessa bilder för att rekonstruera 3D-trycket som produceras av plasmamolnen, och kompletterade dessa resultat med plasmatryck som härrörde från Cassini-plasmaspektrometern. När forskarna väl förstod trycket och dess utveckling kunde de beräkna de associerade magnetfältstörningarna längs Cassinis flygbana. Den beräknade fältstörningen matchade de observerade magnetfältets 'dunkningar' perfekt, vilket bekräftar källan till fältsvängningarna.
'Vi vet alla att förändrade rotationsperioder har observerats vid pulsarer, miljontals ljusår från vårt solsystem, och nu finner vi att ett liknande fenomen observeras just här vid Saturnus', säger Tom Krimigis, huvudforskare för det magnetosfäriska bildinstrumentet. , även baserad på Applied Physics Laboratory och Academy of Athens, Grekland. 'Med instrument precis på platsen där det händer kan vi säga att plasmaflöden och komplexa strömsystem kan maskera den verkliga rotationsperioden för den centrala kroppen. Det är så observationer i vårt solsystem hjälper oss att förstå vad som ses i avlägsna astrofysiska objekt.'
Källa: JPL