Sprzężenie elektromagnetyczne Saturna i Enceladusa

0

Między Saturnem a Enceladusem istnieje ścisłe połączenie. Nie tylko grawitacyjne, ale także elektryczne – planeta i jej księżyc znajdują się w zamkniętym obwodzie elektrycznym. Zaobserwowano to w świetle ultrafioletowym, dzięki instrumentom sondy Cassini.

W pobliżu bieguna północnego Saturna, tuż pod pierścieniem wielkiej zorzy, zaobserwowano “małą zorzę”, “łatę” – obszar, w którym rozpędzone elektrony wpadają w atmosferę. „Niewielkość” tego punktu jest względna, ponieważ ma on 1200 km długości i 400 km szerokości. Jego powierzchnia jest 1,5 razy większa niż powierzchnia terytorium Polski.

Zaobserwowanie tego obszaru jest ważne – to dowód w teorii, która zakładała występowanie oddziaływania elektromagnetycznego między Enceladusem i Saturnem.

Naukowcy podejrzewali, że w systemie Saturna zachodzi podobna relacja, jak w przypadku Io i Jowisza, gdzie planeta i księżyc tworzą obwód elektryczny. Rzeczywiście, występuje tutaj zbieżność. Jedyną różnicą jest to, że dla największej planety Układu Słonecznego zaobserwowano dwa obszary występowania małych zórz – na półkuli północnej i południowej. W przypadku Saturna zdołano odnaleźć jeden, na północy.

Obszary te wskazują na istnienie obwodu elektrycznego, w którym Enceladus sprzężony jest z Saturnem. Jonosfera Enceladusa jest ośrodkiem, który przewodzi prąd elektryczny. Ruch obiegowy w polu magnetycznym planety powoduje powstanie różnicy potencjału na księżycu (przypomina on trochę baterię w tym układzie). Naładowane cząstki poruszają się wzdłuż linii sił pola magnetycznego, zamkniętego między zaobserwowanym punktem na północnej półkuli Saturna, a (jeszcze nie zaobserwowanym) punktem na półkuli południowej.

W ten sposób tworzy się zamknięty obwód elektryczny, w którym prądy biegną od Enceladusa do jonosfery Saturna. Dzięki temu można zaobserwować jasny obszar na północy, przypominający wycinek zorzy, (chociaż nie jest częścią wielkiej zorzy w kształcie pierścienia).

Przepływ prądu między Enceladusem a górnymi warstwami atmosfery Saturna wpływa na pole magnetyczne planety, jednakże, oprócz tego zjawiska, obserwuje się jeszcze jedno, częściowo z tym związane. Wybuchy gejzerów na Enceladusie, w okolicach Tygrysich Pasów, wyrzucają w przestrzeń spore ilości plazmy, która zasila wewnętrzną magnetosferę Saturna. W ten sposób tworzy się chłodny torus, zawarty między 3-6 promieni Saturna od planety, zasilany jonami: O+, H2O+, OH+, H3O+, HO2+ i O2+. Chmura tych cząstek zaburza pole magnetyczne Saturna.

Odkrycia Cassiniego z 2008 roku stanowiły pierwsze kroki ku odnalezieniu obszaru na powierzchni Saturna, na który pada deszcz elektronów.

Najpierw Cassini wykrył niedaleko Enceladusa strumień energetycznych protonów sprzężony z polem magnetycznym Saturna, podobnie odnaleziono wiązkę elektronów. Zespół naukowców analizujących te dane doszedł do wniosku, że strumień elektronów ma wystarczająco wiele energii, by wytworzyć zorzę na planecie. Kilka tygodni później Cassini uchwycił obszar na półkuli północnej, na którym taka zorza istnieje. Naukowcy pod przywództwem Donalda Gurnetta z University of Iowa z Iowa City wykryli dodatkowe sygnały sprzężone z prądem przepływającym od Enceladusa do Saturna: są to dźwięki przypominające syk, powstające w wyniku magnetycznego połączenia. Artykuł na ten temat ukazał się w marcowym Geophysical Research Letters.

Poniżej znajduje się film prezentujący dźwięki podobne do syku, generowane przez elektrony przemieszczające się wzdłuż linii pola magnetycznego od Enceladusa do jasnych obszarów (pod pierścieniem zorzy polarnej) w atmosferze Saturna.

{youtube}G7BQfBcx9CM{/youtube}
Credits – NASA / JPL / University of Iowa

(Źródło: NASA)

Zdjęcie wykonane w świetle widzialnym przez sondę Cassini, przedstawia spektakularny wyrzut wody z gejzerów Enceladusa. Cassini uwiecznił to zjawisko 30 stycznia 2011 roku. Wyrzucane, zjonizowane cząsteczki, zasilają torus plazmy w wewnętrznej części magnetosfery Saturna. (Credits: NASA/JPL/Space Science Institute)

Share.

Comments are closed.