Niewielki księżyc Saturna, Enceladus, spowalnia jego pole magnetyczne. To uniemożliwia dokładne zmierzenie długości dnia na tej planecie technikami, które dają dobre wyniki dla innych gazowych olbrzymów.

Nikt się nie spodziewał, że taki mały obiekt jak Enceladus może tak znacząco wpływać na wyniki pomiarów długości dnia na Saturnie, otrzymywanych dotychczas wykorzystywanymi technikami. Zwykle aby wyznaczyć czas obrotu planety, opierano się na naturalnych zmianach sygnałów radiowych pochodzących od pola magnetycznego planety.

Nowe dane otrzymane z sondy Cassini wskazują, że linie pola magnetycznego Gazowego Olbrzyma zmieniają kształt z powodu naładowanych cząsteczek pochodzących z gejzerów na Enceladusie. Wyniki oparto na pomiarach dokonanych za pomocą dwóch instrumentów sondy: RPWS i MAG (Radio and Plasma Wave inStrument i MAGnetometer).

Wybuch lodowego gejzeru na Enceladusie. Jasny pas za i ponad księżycem to pierścień E Saturna, który jest budowany przez materię z gejzerów. Zdjęcie zostało wykonane w świetle widzialnym przez sondę Cassini 24 marca 2006 roku z odległości ok. 1,9 miliona km. Jeden piksel odpowiada 11 km. Rzeczywiste kolory zostały zmienione, aby uwypuklić zjawisko.

Nienaładowany gaz, pochodzący z gejzerów księżyca, formuje się wokół Saturna w kształt torusa (obwarzanka). Gdy cząsteczki gazu ulegają naładowaniu, zaczynają tworzyć dysk plazmy nad równikiem planety. Jony te wpływają na pole magnetyczne planety na tyle, że prędkość rotacji dysku plazmy nieco spada. Spowolnienie powoduje wydłużenie okresu obrotu pola magnetycznego, tworzonego przez dysk plazmy.

Okazuje się więc, że to, co mierzy Cassini, nie jest długością doby na Saturnie, ale raczej okresem obrotu dysku plazmy.

Wyznaczenie dokładnego czasu obrotu Saturna jest dużym wyzwaniem, ponieważ planeta ta nie ma powierzchni ani żadnego ustalonego punktu, którego okres obiegu wokół centrum planety można by zmierzyć. Dlatego opracowano technikę, polegającą na pomiarze okresowych impulsów radiowych i zastosowano ją z powodzeniem dla Jowisza, Urana i Neptuna.

Schemat przedstawia wpływ gejzerów Enceladusa na pole magnetyczne Saturna – naturalny zegar planety

Jednak zastosowanie tej techniki na Saturnie stawia dwa pytania: Dlaczego sygnał wydaje się raczej pulsować zamiast przypominać zachowaniem wiązkę emitowaną przez latarnię morską?Dlaczego okres zmian pola magnetycznego się zmniejsza?. Pomiar sondy Cassini różni się od zarejestrowanego przez Voyagera we wczesnych latach osiemdziesiątych o 6 minut, czyli o prawie 1%. Przypuszcza się, że może to być spowodowane zwiększeniem się aktywności gejzerów na Enceladusie w ciągu ostatnich lat, lub że okres ten podlega cyklicznym zmianom w ciągu dwudziestodziewięcioletniego obiegu Saturna wokół Słońca.

Autor

Tomasz Ożański