Da un comunicato stampa di JPL:
Una nuova analisi basata sui dati dell'astronave Cassini della NASA trova un nesso causale tra segnali misteriosi e periodici dal campo magnetico di Saturno ed esplosioni di gas ionizzato caldo, noto come plasma, in tutto il pianeta.
Gli scienziati hanno scoperto che enormi nuvole di plasma sbocciano periodicamente attorno a Saturno e si muovono attorno al pianeta come un carico sbilanciato di biancheria durante il ciclo di centrifuga. Il movimento di questo plasma caldo produce una "ripetizione" ripetitiva della firma nelle misurazioni dell'ambiente magnetico rotante di Saturno e aiuta a illustrare perché gli scienziati hanno avuto un momento così difficile misurare la durata di una giornata su Saturno.
"Questa è una svolta che potrebbe indicarci l'origine delle periodicità che cambiano misteriosamente che offuscano il vero periodo di rotazione di Saturno", ha detto Pontus Brandt, autore principale del documento e uno scienziato del team Cassini con sede presso la Johns Hopkins University Applied Physics Laboratorio a Laurel, Md. "La grande domanda ora è perché queste esplosioni si verificano periodicamente."
I dati mostrano come le iniezioni di plasma, le correnti elettriche e il campo magnetico di Saturno - fenomeni invisibili all'occhio umano - sono partner di una complessa coreografia. Esplosioni plasmatiche periodiche formano isole di pressione che ruotano attorno a Saturno. Le isole di pressione "gonfiano" il campo magnetico.
Una nuova animazione che mostra il comportamento collegato è disponibile sul sito Web di Cassini.
La visualizzazione mostra come il plasma caldo invisibile nella magnetosfera di Saturno - la bolla magnetica intorno al pianeta - esploda e distorce le linee del campo magnetico in risposta alla pressione. La magnetosfera di Saturno non è una bolla perfetta perché è respinta dalla forza del vento solare, che contiene particelle cariche che scorrono dal sole.
La forza del vento solare estende il campo magnetico del lato di Saturno rivolto verso il sole in un cosiddetto magnetotail. Il crollo del magnetotail sembra dare il via a un processo che provoca scoppi di plasma caldo, che a loro volta gonfiano il campo magnetico nella magnetosfera interna.
Gli scienziati stanno ancora indagando su ciò che provoca il collasso del magnetotail di Saturno, ma ci sono forti indicazioni che il plasma freddo e denso originario della luna di Saturno Encelado ruota con Saturno. Le forze centrifughe allungano il campo magnetico fino a quando parte della coda scatta indietro.
La parte posteriore a scatto riscalda il plasma attorno a Saturno e il plasma riscaldato rimane intrappolato nel campo magnetico. Ruota intorno al pianeta nelle isole alla velocità di circa 100 chilometri al secondo (200.000 mph). Allo stesso modo in cui i sistemi ad alta e bassa pressione sulla Terra provocano venti, le alte pressioni dello spazio provocano correnti elettriche. Le correnti causano distorsioni del campo magnetico.
Un segnale radio noto come radiazione chilometrica di Saturno, che gli scienziati hanno usato per stimare la durata di un giorno su Saturno, è intimamente collegato al comportamento del campo magnetico di Saturno. Poiché Saturno non ha una superficie o un punto fisso per il clock della sua velocità di rotazione, gli scienziati hanno dedotto la velocità di rotazione dal cronometrare i picchi di questo tipo di emissione radio, che si presume aumenti ad ogni rotazione di un pianeta. Questo metodo ha funzionato per Giove, ma i segnali di Saturno sono variati. Le misurazioni dei primi anni '80 prese dal veicolo spaziale Voyager della NASA, i dati ottenuti nel 2000 dalla missione Ulysses dell'ESA / NASA, e i dati di Cassini dal 2003 ad oggi differiscono in misura lieve, ma significativa. Di conseguenza, gli scienziati non sono sicuri di quanto tempo duri un giorno di Saturno.
"La cosa importante di questo nuovo lavoro è che gli scienziati stanno iniziando a descrivere le relazioni causali globali tra alcune delle forze invisibili complesse che modellano l'ambiente di Saturno", ha detto Marcia Burton, scienziata investigatrice dei campi e particelle di Cassini presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA , Pasadena, California. “I nuovi risultati non ci danno ancora la durata di una giornata di Saturno, ma ci forniscono importanti indizi per iniziare a capirlo. La lunghezza del giorno di Saturno, o la velocità di rotazione di Saturno, è importante per determinare le proprietà fondamentali di Saturno, come la struttura del suo interno e la velocità dei suoi venti ".
Il plasma è invisibile all'occhio umano. Ma la fotocamera ionica e neutra dello strumento di imaging magnetosferico di Cassini fornisce una visione tridimensionale rilevando energici atomi neutri emessi dalle nuvole di plasma attorno a Saturno. Atomi neutri energetici si formano quando gas neutro freddo si scontra con particelle cariche elettricamente in una nuvola di plasma. Le particelle risultanti sono caricate in modo neutro, quindi sono in grado di sfuggire ai campi magnetici e zoomare nello spazio. L'emissione di queste particelle si verifica spesso nei campi magnetici che circondano i pianeti.
Mettendo insieme le immagini ottenute ogni mezz'ora, gli scienziati hanno prodotto film di plasma mentre si spostavano per il pianeta. Gli scienziati hanno usato queste immagini per ricostruire la pressione 3D prodotta dalle nuvole di plasma e hanno integrato questi risultati con pressioni di plasma derivate dallo spettrometro al plasma di Cassini. Una volta che gli scienziati hanno capito la pressione e la sua evoluzione, sono stati in grado di calcolare le perturbazioni del campo magnetico associate lungo il percorso di volo Cassini. La perturbazione del campo calcolata corrispondeva perfettamente ai "colpi" del campo magnetico osservato, confermando la fonte delle oscillazioni del campo.
"Sappiamo tutti che i cambiamenti dei periodi di rotazione sono stati osservati a pulsar, milioni di anni luce dal nostro sistema solare, e ora scopriamo che un fenomeno simile si osserva proprio qui a Saturno", ha detto Tom Krimigis, principale investigatore dello strumento di imaging magnetosferico , con sede anche presso il laboratorio di fisica applicata e l'Accademia di Atene, in Grecia. "Con gli strumenti nel punto in cui sta accadendo, possiamo dire che i flussi di plasma e i sistemi di corrente complessi possono mascherare il periodo di rotazione reale del corpo centrale. È così che le osservazioni nel nostro sistema solare ci aiutano a capire cosa si vede in lontani oggetti astrofisici ".
Fonte: JPL
