Naukowcy z Southwest Research Institute zestawili 41 obserwacji okluzji Słońca w pierścieniach Saturna z misji Cassini. Kompilacja, opublikowana niedawno w czasopiśmie Icarus, będzie informacją dla przyszłych badań rozkładu wielkości cząstek i składu pierścieni Saturna, kluczowych elementów do zrozumienia ich formowania i ewolucji.
„Przez prawie dwie dekady sonda kosmiczna Cassini NASA dzieliła się cudami Saturna i jego rodziny lodowych księżyców oraz sygnaturowych pierścieni, ale wciąż nie znamy ostatecznie pochodzenia systemu pierścieni” – powiedziała dr Stephanie Jarmak, badaczka w SwRI Space Science Division. „Dowody wskazują, że pierścienie są stosunkowo młode i mogły powstać w wyniku zniszczenia lodowego satelity lub komety. Jednak, aby poprzeć jakąkolwiek jedną teorię pochodzenia, musimy mieć dobre pojęcie o rozmiarach cząsteczek tworzących pierścienie.”
Ultrafioletowy spektrograf obrazujący Cassiniego (UVIS) był wyjątkowo wrażliwy na niektóre z najmniejszych cząstek pierścieni, szczególnie dzięki obserwacjom, które wykonał w skrajnej długości fali ultrafioletowej.
Aby określić rozmiar cząstek pierścienia, UVIS obserwował je, gdy instrument był skierowany na Słońce, patrząc przez pierścienie w tak zwanej okluzji słonecznej. Cząstki pierścieni częściowo zablokowały drogę światła, zapewniając bezpośredni pomiar głębokości optycznej, parametru kluczowego dla określenia rozmiaru i składu cząstek pierścieni.
„Biorąc pod uwagę długość fali światła pochodzącego ze Słońca, obserwacje te dały nam wgląd w najmniejsze rozmiary cząstek z pierścieniach Saturna” – powiedział Jarmak. „UVIS może wykryć cząstki pyłu na poziomie mikronów, co pomaga nam zrozumieć pochodzenie, aktywność kolizyjną i zniszczenie cząstek pierścieni w obrębie systemu”.
Zestawienie zagłębia się również w różnice w głębokości optycznej obserwacji okultacji, co może pomóc w określeniu rozmiaru i składu cząstek. Podczas okluzji światło emitowane przez źródło tła, takie jak Słońce, jest absorbowane i rozpraszane przez cząstki znajdujące się na drodze światła. Ilość światła blokowanego przez cząstki pierścienia dostarcza bezpośredniego pomiaru głębokości optycznej pierścienia.
Uwzględnienie głębokości optycznej jest kluczowe dla zrozumienia struktury pierścieni. W badaniach zmierzono głębokość optyczną w funkcji geometrii widzenia, która odnosi się do kątów obserwacji systemu pierścieni względem sondy kosmicznej Cassini. Ponieważ światło przechodzące przez pierścienie zmienia się pod różnymi kątami, naukowcy mogą stworzyć obraz struktur pierścieni.
„Systemy pierścieni wokół planet olbrzymów stanowią również poligony doświadczalne do badania fundamentalnych właściwości fizycznych i procesów zachodzących ogólnie w naszym Układzie Słonecznym” – powiedział Jarmak. „Uważa się, że cząstki te są wynikiem zderzania się obiektów i formowania w dysku oraz budowania większych cząstek. Zrozumienie, jak tworzą się te systemy pierścieniowe, może pomóc nam zrozumieć, jak tworzą się również planety.”
