ביי ביי קאסיני, החללית העקשנית שחשפה את סודות שבתאי

קאסיני הוא בדיקת החלל המתוחכמת ביותר שנבנתה אי פעם. הושק בשנת 1997 כמשימה משותפת של סוכנות החלל האירופית של נאס"א / אירופה. לקח שבע שנים לנסוע לסטורן. מאז הוא מקיף את כדור הארץ השישי מהשמש, ומעביר נתונים בעלי ערך מדעי עצום ותמונות של יופי מפואר.

תוכן קשור

• כיצד ומתי קיבל סטורן את הטבעות המרהיבות האלה?

קאסיני מתחיל כעת בקמפיין אחרון. כינה את ה- Grand Finale, זה יסתיים ב- 15 בספטמבר 2017 עם הגשש שצלל באווירה של שבתאי, שם הוא יישרף. אף על פי ששאטורן ביקר על ידי שלוש חלליות בשנות השבעים והשמונים של המאה הקודמת, חברי המדענים ואני לא יכולנו לדמיין מה יגלה גשושית החלל קאסיני במהלך שהותה בכוכב הלכת המעוגלת כאשר הושק לפני 20 שנה.

סערה ענקית הנושבת על פני סטורן. בזמן שצולמה תמונה זו, 12 שבועות לאחר תחילת הסערה, היא התעטפה לחלוטין סביב כדור הארץ. (נאס"א / JPL-Caltech / SSI, CC BY)

כוכב לכת של שינוי דינמי

סערות אדירות מופיעות מעת לעת בראש צמרות הענן של שבתאי, המכונות כתמים לבנים גדולים, שניתן לראות על ידי טלסקופים ארצו. לקאסיני מושב בשורה הראשונה לאירועים אלה. גילינו שממש כמו סופות רעמים של כדור הארץ, הסערות הללו מכילות ברק וברד.

קאסיני מקיף את סטורן מספיק זמן כדי לראות שינויים עונתיים הגורמים וריאציות בדפוסי מזג האוויר שלו, שלא כמו העונות בכדור הארץ. סערות תקופתיות מופיעות לרוב בשלהי הקיץ בחצי הכדור הצפוני של שבתאי.

בשנת 2010, במהלך אביב האביב הצפוני, הופיעה סערה מוקדמת ועזה בצורה בלתי רגילה בראש צמרות הענן של שבתאי. זו הייתה סערה של עצום כה רב שהיא כפתרה את כדור הארץ כולו ונמשכה כמעט שנה. רק עד שהסערה אכלה את זנבה משלה, בסופו של דבר היא התיזה ונמוגה. לימוד סערות מסוג זה והשוואתם לאירועים דומים בכוכבי לכת אחרים (חושבים שהנקודה האדומה הגדולה של צדק) עוזרים למדענים להבין טוב יותר את דפוסי מזג האוויר ברחבי מערכת השמש, אפילו כאן על כדור הארץ.

לאחר שיצא מאות מסלולי טיול סביב שבתאי, קאסיני הצליח לחקור לעומק מאפיינים אחרים שרק הציצו מכדור הארץ או מבדיקות קודמות. מפגשים קרובים עם הירח הגדול ביותר של שבתאי, טיטאן, אפשרו לנווטים להשתמש בכוח הכבידה של הירח בכדי לכוון מחדש את מסלולו של הגשושית כך שהוא יכול להתנדנד מעל הקטבים של שבתאי. בגלל השדה המגנטי החזק של שבתאי, הקטבים הם ביתם של אוראורים יפהפיים, ממש כמו אלו של כדור הארץ ויופיטר.

המערבולת השישית-צדדית של סטורן בקוטב הצפוני של שבתאי המכונה 'המשושה'. זוהי מצבת על של תמונות שצולמו עם פילטרים שונים, עם אורכי גל שונים של צבעים שהוקצו להם. (נאס"א / JPL-Caltech / SSI / אוניברסיטת המפטון, CC BY)

קאסיני אישר גם את קיומה של מערבולת קוטב ביזארית בצורת משושה, שהוצגה במקור על ידי משימת הוויאג'ר בשנת 1981. המערבולת, מסה של גז מסתחרר הדומה לסופת הוריקן, גדולה מכדור הארץ ויש לה מהירויות רוח עליונות של 220 קמ"ש.

בית לעשרות עולמות מגוונים

קאסיני גילה שלסטורן יש 45 ירחים רבים יותר מ -17 הידועים בעבר - מה שמציב את הסכום כעת על 62.

הגדול ביותר, טיטאן, גדול מכוכב הלכת מרקורי. יש לו אטמוספרה צפופה עשירה בחנקן עם לחץ שטח כפול וחצי משטח כדור הארץ. קאסיני הצליח לחקור מתחת לכיסוי הענן של הירח הזה, לגלות נהרות הזורמים באגמים ובים ולהתמלא בגשם. אך במקרה זה הנוזל אינו מים, אלא מתן ואתן נוזלי.

דימוי בצבע שווא של ליגה מארה, גוף הנוזל השני בגודלו הידוע על טיטאן של ירח שבתאי. זה מלא בפחמימנים נוזליים. (נאס"א / JPL-Caltech / ASI / Cornell, CC BY)

זה לא אומר שמים לא נמצאים שם - אבל כל כך קר בטיטאן (עם טמפרטורת פני שטח של -180 ℃), עד שהמים מתנהגים כמו סלע וחול. למרות שיש בו את כל המרכיבים לחיים, טיטאן הוא למעשה "כדור הארץ הקפוא", שנלכד באותו רגע בזמן לפני שהחיים יכלו להיווצר.

הירח השישי בגודלו של סטורן, אנצ'אלדוס, הוא עולם קרח בקוטר של 300 מיילים. ומבחינתי זהו אתר הממצא המרהיב ביותר של המשימה.

התגלית החלה בהכנעה, עם ניתוק סקרן בקריאות שדה מגנטי במהלך ההפעלה הראשונה של אנצלדוס בשנת 2004. כאשר קאסיני עבר על פני חצי הכדור הדרומי של הירח, הוא הבחין בתנודות מוזרות בשדה המגנטי של שבתאי. מכאן הסיק צוות המגנטומטר של קאסיני כי אנצ'אלדוס חייב להיות מקור לגז מיונן.

הסתקרנו, הם הנחו את נווטי קאסיני לבצע טיסה קרובה עוד יותר בשנת 2005. לתדהמתנו, שני המכשירים שנועדו לקבוע את הרכב הגז אליו עוברת החללית, ספקטרומטר פלזמה קאסיני (CAPS) והמסה היונית והניטראלית. הספקטרומטר (INMS), קבע כי קאסיני עובר במפתיע בענן של מים מיוננים. כמויות מים שנפלטו מסדקים בקרח בקוטב הדרומי של אנצ'אלדוס, פלומות מים זורמות לחלל במהירות של 800 קמ"ש.

אני בצוות שעשה הזדהות חיובית של מים, ואני חייב לומר שזה היה הרגע הכי מרגש בקריירה המקצועית שלי. בכל הנוגע לירחי שבתאי, כולם חשבו שכל הפעולה תהיה בטיטאן. איש לא ציפה שאנצ'אלדוס הקטנה והבלתי מעורערת תביא להפתעות.

פעילות גיאולוגית שמתרחשת בזמן אמת נדירה למדי במערכת השמש. לפני אנצלדוס, העולם הפעיל היחיד הידוע שמעבר לכדור הארץ היה הירח של יופיטר Io, שיש לו הרי געש מתפרצים. זה היה בלתי אפשרי למצוא משהו שדומה לישן נאמן על ירח שבתאי. העובדה שהכל התחיל בכך שמישהו הבחין בקריאה משונה בנתוני השדה המגנטי היא דוגמא נפלאה לאופי הגרעיני.

אגן הגייזר בקוטב הדרומי של אנצ'לדוס, כשרמוני המים שלו מוארים באור שמש מפוזר. (NASA / JPL-Caltech / המכון למדעי החלל, CC BY)

סיפור אנצ'דלוס רק הופך להיות יוצא דופן יותר. בשנת 2009 צולמו הפלים לראשונה ישירות. אנו יודעים כעת כי מים מאנסדלדוס כוללים את המרכיב הגדול ביותר של המגנטוספרה של שבתאי (שטח החלל הנשלט על ידי השדה המגנטי של שבתאי), והפלומות אחראיות לעצם קיומו של הטבעת האלקטרונית העצומה של שבתאי, הטבעת החיצונית השנייה של כדור הארץ.

באופן מדהים יותר, אנו יודעים כעת שמתחת לקרום אנצ'אלדוס נמצא אוקיאנוס עולמי של מי מלח נוזליים ומולקולות אורגניות, כולם מחוממים על ידי פתחי אוורור הידרותרמיים על קרקעית הים. ניתוח מפורט של הזרועות מראה שהם מכילים פחמימנים. כל זה מצביע על האפשרות שאנסדלוס הוא עולם אוקיינוס ​​המכיל חיים, ממש כאן במערכת השמש שלנו.

כאשר קאסיני צולל לראש צמרות הענן של שבתאי בהמשך השנה, הוא יסמן את סיומה של אחת ממשימות הגילוי המצליחות ביותר שיצאה אי פעם האנושות.

מדענים שוקלים כעת משימות ממוקדות לטיטאן, אנצ'אלדוס או אולי לשניהם. אחד השיעורים החשובים ביותר שניתן לקחת מקאסיני הוא הצורך להמשיך לחקור. ככל שלמדנו מהחללית הראשונה להגיע לסטורן, שום דבר לא הכין אותנו למה שנמצא עם קאסיני. מי יודע מה נמצא בהמשך?

מאמר זה פורסם במקור ב- The Conversation.

דן רייסנפלד, פרופסור לפיזיקה ואסטרונומיה, אוניברסיטת מונטנה