Ein von der Universität von Colorado in Boulder gebautes Instrument, das auf dem Cassini-Huygens-Raumschiff fährt, wird verwendet, um Objekte in Saturnringen zu unterscheiden, die kleiner als ein Fußballfeld sind, und sie doppelt so scharf zu machen wie alle vorherigen Ringbeobachtungen.
Joshua Colwell vom CU-Boulder-Labor für Atmosphären- und Weltraumphysik sagte, die Beobachtungen seien mit dem Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS) gemacht worden, als Cassini im Juli etwa 4,2 Millionen Meilen oder 6,75 Millionen Kilometer vom Saturn entfernt war. Saturn umkreist die Sonne ungefähr 1 Milliarde Meilen von der Erde entfernt.
Colwell und seine Kollegen verwendeten eine als Sternbedeckung bekannte Technik, um die Ringpartikel abzubilden, und richteten das Instrument durch die Ringe auf einen Stern, Xi Ceti. Die Schwankungen des Sternenlichts, das durch die Ringe fällt, liefern Informationen über die Struktur und Dynamik der Partikel in ihnen, sagte Colwell, ein Mitglied des UVIS-Wissenschaftsteams.
Er verglich das Saturn-System mit einer Mammut-Schallplatte, bei der sich der Planet in der Mitte befand und die Ringe sich über 64.000 Kilometer nach außen erstreckten. Die Größe der Ringpartikel variiert von Staubflecken bis zu Bergen, wobei die meisten zwischen Murmeln und Felsbrocken liegen, sagte er.
Die Cassini-Beobachtungen zeigen dramatische Unterschiede in der Anzahl der Ringpartikel über sehr kurze Entfernungen, sagte Colwell. Die Partikel in einzelnen Ringeln sind eng zusammengebündelt, wobei die Materialmenge abrupt an der Ringelkante abfällt.
"Was wir bei den neuen Beobachtungen sehen, ist, dass einige der Ringkanten sehr scharf sind", sagte Colwell. Die scharfen Kanten kleiner Ringe sind besonders deutlich im C-Ring und in der sogenannten Cassini-Division auf beiden Seiten des hellen B-Rings, dem größten Saturnring.
Die Beobachtungen von Cassini mit UVIS zeigen, dass der Abstand zwischen der Anwesenheit und Abwesenheit von umlaufendem Material an einigen Ringkanten nur 50 Meter betragen kann, etwa die Länge eines typischen kommerziellen Jetliners, sagte er.
Die scharfen Kanten veranschaulichen die Dynamik, die die Ringprozesse gegen ihre natürliche Tendenz zur Ausbreitung in den nahe gelegenen, leeren Raum einschränkt, sagte Colwell. "Die Natur verabscheut ein Vakuum, daher ist es wahrscheinlich, dass die Schwerkraft eines nahe gelegenen kleinen Mondes und anhaltende Meteoriten-Kollisionen die Partikel im Ring einschließen."
Colwell präsentierte seine Ergebnisse auf dem 36. jährlichen Treffen der Abteilung für Planetenwissenschaften vom 8. bis 12. November in Louisville, Kentucky.
Der Sternokkultationsprozess unter Verwendung von UVIS zeigt auch sehr hochauflösende Ansichten mehrerer Dichtewellen, die in den Ringen sichtbar sind, einschließlich einer zuvor nicht untersuchten, sagte er. Dichtewellen sind wellige Merkmale in den Ringen, die durch den Einfluss der Saturnmonde verursacht werden - in diesem Fall des kleinen Mondes Janus.
"Kleine Monde in der Nähe der Saturnringe rühren die Ringpartikel mit ihrer Anziehungskraft", sagte Colwell. An bestimmten Stellen in den Ringen, die als Resonanzen bezeichnet werden, stimmt die Umlaufbahn eines bestimmten Mondes mit der Umlaufbahn bestimmter Ringpartikel überein, was den Rührprozess verbessert, sagte er.
Die Dichtewellen, die einer eng gewickelten Spirale ähneln, ähnlich wie die Rille in einer Schallplatte, breiten sich langsam von der Resonanz zum störenden Mond aus, sagte er. "Dies kann eine Welle im Ring erzeugen, die wie eine Welle in einem Teich aussieht", sagte Colwell.
"Die Formen dieser Wellengipfel und -täler helfen Wissenschaftlern zu verstehen, ob die Ringpartikel hart und federnd wie ein Golfball oder weich und weniger federnd wie ein Schneeball sind", sagte Colwell. Er bemerkte, dass eine Dichtewellenanalyse von Wissenschaftlern, die an der Voyager 2-Mission der NASA beteiligt waren, die 1981 Saturn besuchte, verwendet wurde, um die Masse und Dicke der Planetenringe zu bestimmen.
Die Mission Cassini-Huygens ist ein Kooperationsprojekt der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und der italienischen Weltraumorganisation. Das Jet Propulsion Laboratory, eine Abteilung des California Institute of Technology in Pasadena, verwaltet die Cassini-Huygens-Mission für das Science Mission Directorate der NASA in Washington, D.C.
CU-Boulder-Professor Larry Esposito von LASP ist der Hauptforscher für das 12,5 Millionen US-Dollar teure UVIS-Instrument, das für JPL bei CU-Boulder entwickelt und gebaut wurde.
Originalquelle: CU Boulder Pressemitteilung
