Cassini, межпланетная миссия американского космического агентства NASA, завершилась почти ровно год назад, став самой результативной экспедицией к планетам-гигантам за последние годы. С ее помощью ученые несколько лет получали бесценные данные о строении Сатурна, его спутниках и кольцах. Однако открытия, сделанные в ходе той миссии, со смертельным нырком аппарата Cassini в атмосферу Сатурна не закончились.
В ходе своего последнего витка, когда аппарат пролетел в тонкую щель между атмосферой планеты и его ближним кольцом, работали все научные приборы, имевшиеся на борту Cassini, и вот спустя год ученые опубликовали эти данные, давшие им немало новых сведений об этой области планеты.
Открытий оказалось так много, что для их публикации потребовалось сразу несколько статей в научном журнале Science.
Одно из важнейших связано с тем, что щель, в которую нырнул перед смертью Cassini, оказалась вовсе не пуста. Более того, там происходит настоящее перетекание вещества с колец в атмосферу планеты,
которое ученые назвали кольцевым дождем, и приборам удалось попробовать этот дождь «на вкус».
«Наши измерения показали, что в действительности представляет собой это вещество, как оно распределено и в каком объеме оно падает на Сатурн», — пояснили ученые.
Эти измерения были проведены с помощью анализатора пыли и научного инструмента RPWS (Radio and Plasma WaveScience) на борту аппарата. Суметь поймать и проанализировать образцы пыли на огромной скорости, с которой зонд летел к планете, стало большой инженерной удачей.
«Впервые вещество колец Сатурна было проанализировано при помощи рукотворных инструментов, — пояснила Саша Кемпф, соавтор исследования. — Если бы нас спросили несколько лет назад, возможно ли это, мы бы ответили — нет».
Интерпретация полученных данных позволила ученым количественно оценить массу вещества, выпадающего из колец на планету, — примерно 10 тонн в секунду.
Оказалось, что частицы летят к планете не прямым потоком, а вдоль силовых линий магнитного поля. Но главное — удалось выяснить состав падающего вещества. Большинство частиц представляют собой пылинки водяного льда — основного материала колец Сатурна. Но кроме этого были зафиксированы силикаты, которые на Земле составляют основу горных пород, метан, аммиак, угарный газ, азот и углекислый газ. «Похоже, этот дождь больше напоминает ливень. И хотя спектрометр был спроектирован для изучения газов, нам удалось изучить частицы кольца, так как они били по кораблю с большой скоростью и испарялись», — пояснили исследователи.
Кроме этого, в щели между ближайшим кольцом D и атмосферой аппарат Cassini измерил внутреннее и внешние магнитные поля планеты, правда, понимания того, как они формируются, это не добавило. В отличие от других планет Солнечной системы, магнитное поле Сатурна почти сонаправлено с осью вращения.
Новые данные показали, что угол между ними составляет не более 0,0095 градусов (на Земле этот угол составляет 11 градусов).
Еще один важный вывод был сделан о размере летящих с колец на планету частиц. Ученым известно, что сами кольца состоят как из крупных, так и мелких частиц льда. Однако измерения в щели показали, что поток вещества там состоит из мельчайших, размером в нанометры частиц, наподобие гари. Это означает, что остается неизвестным некий новый процесс, заставляющий частицы дробиться.
С помощью инструментов Cassini был впервые обнаружен радиационный пояс, который проходит близко к верхнему краю атмосферы и состоит из заряженных частиц. И хотя пояс задевает внутренне кольцо Д, оно настолько тонкое, что не мешает ему сохранять свою форму.
«Почти все, что происходит в этой области, оказалось для нас сюрпризом, — пояснила представить команды миссии Линда Спилкер. — Важным было отправиться туда, чтобы исследовать место, которые мы никогда раньше не видели. И экспедиция сполна оправдала себя — данные невероятно восхитительны». По словам ученых, собранных аппаратом сведений хватит на годы вперед, они позволят построить более точную картину строения этой планетной системы.