Løyser mysteriet om Saturns ringsystem

Saturn har det flottaste ringsystemet i heile solsystemet, og forskarar har undra seg over dette sidan Galileo oppdaga det i 1610. Ved Universitetet i Tromsø vil ei lita gruppe fysikarar studere mønsteret etter store partiklar i ringane for å finne svar.

Publisert

Undringa over ringsystemet auka etter at Voyager 1 og 2 tok bilete av det i 1980 og 1981. Ringane har struktur på mange skalaer; noko heng saman med gravitasjonsforstyrringar frå Saturns mange månar, men mykje er framleis uforklart.

Cassini framme i 2004

"To dagar etter møtet med Saturn såg Voyager 1 tilbake på planeten frå ein avstand på meir enn 5 millionar kilometer. Det er ikkje mogeleg å få denne vinkelen på Saturn frå eit teleskop på Jorda. Fordi Jorda er så nærme Sola, ser vi kun den opplyste sida av Saturn. (Copyright 2002: Calvin J. Hamilton)"
"To dagar etter møtet med Saturn såg Voyager 1 tilbake på planeten frå ein avstand på meir enn 5 millionar kilometer. Det er ikkje mogeleg å få denne vinkelen på Saturn frå eit teleskop på Jorda. Fordi Jorda er så nærme Sola, ser vi kun den opplyste sida av Saturn. (Copyright 2002: Calvin J. Hamilton)"

Romfartyet Cassini er på veg mot Saturn, og vil vere framme i 2004. Cassini blei skote opp i 1997, og skal ligge i bane rundt planeten i tre og et halvt år.

Problemet er at fartyet risikerer å bli knust av steinblokker dersom det flyg gjennom dei tettaste ringane.

Kjølvatn i støv

Dei norske forskarane har difor funne ein måte å studere ringane på - utan at romfartyet blir sett i fare. For å gjere analysane er det nok med bildemateriale frå ringsystemet rundt planeten.

- Metoden har vore nytta i ein del støveksperiment på Jorda, fortel professor Ove Havnes ved Institutt for Fysikk, Universitetet i Tromsø. Han er leiar for den såkalla støvplasmagruppa.

Ideen frå Tromsø er å analysere det v-forma kjølvatnet som steinblokker lagar i støvet i ringane.

Store steinar har større fart

- Prinsippet for så vidt velkjent. Du kan tenke deg korleis ein båt på sjøen lagar eit bølgjemønster. Avhengig av farten blir mønsteret ope eller lukka. Med stor fart blir det meir som ei smal stripe, men køyrer båten langsamt blir kjølvatnet ei opa v-form, forklarer Havnes

Støvet i Saturns ringar kan bli påverka på same måten. Forskarane skal difor måle bølgjemønsteret i støvplasmaen. Når steinblokkene flyg gjennom ringane, lagar dei eit kjegleforma kjølvatn. Den eksakte forma kan avsløre storleiken på støvpartiklane, i tillegg til massetettleiken og ladinga.

Steinblokkene har større fart

"Saturns ringar. Fargane er ikkje ekte, men lagt på i etterkant. (Foto: NASA)"
"Saturns ringar. Fargane er ikkje ekte, men lagt på i etterkant. (Foto: NASA)"

- Det fins ganske mange store steinblokker i ringane som brøyter seg gjennom dei små partiklane. Dei store blokkene går nemleg litt fortare enn dei små.

Så fort ein veit korleis støvplasmaen reagerer på forstyrringar, håper forskarane på å løyse ei gammal gåte. Blei ringane forma av påverknaden frå Saturns månar, eller spelar såkalla støvplasma-effekter også ein rolle?

- Vi håper å kunne seie noko om korleis ringsystemet har oppstått, korleis dei har utvikla seg, og kva levetida er. Det er nemleg ei mogeligheit for at desse ringsystema er ganske nye.

Gammal kontrovers

Det har lenge vore ein kontrovers om dette. Tradisjonelt sett har ein vore nøgd med å skildre strukturen og oppførselen til ringane med dei store og små månane i systemet. Men Havnes og andre meiner at ein også må ta omsyn til elektriske og magnetiske felt.

- Felta vil først og fremst flytte dei små støvpartiklane, og kan på den måten endre heile ringsystemet over tid, seier han. Havnes meiner det fins enkelte strukturar i ringsystemet som ikkje har noko anna forklaring - som for eksempel eikeforma striper i dei største ringane.

15 instrument

Romfartyet Cassini blei sendt opp i 1997, og inneheld 15 ulike instrument. Bak kvart instrument står ein såkalla Principal investigator (PI), saman med eit team av internasjonale forskarar. Havnes og kollegaene er med på eitt av instrumenta, ein såkalla cosmic dust analyzer.

Spaninga er om det er nok støv i ringane til at instrumenta om bord på Cassini kan registrere kjølvatnet frå ei steinblokk. Dette vil vise seg i 2004, når romfartyet har nådd målet og informasjonen byrjar å strøyme ned til planeten Jorda.

Meir informasjon:

Romferda til Cassini blir presentert på ei eiga nettside.

Forskarane ved Universitetet I Tromsø har publisert ein artikkel om metoden i Physics of Plasmas (vol. 9, s. 1).

Institutt for Fysikk ved Universitetet i Tromsø presenterer støvplasmaforsking på sine nettsider.