V srpnu tohoto roku se z dat sondy Cassini (NASA, ESA, ASI) ukázalo, že Saturnovy prstence mají vlastní atmosféru nezávislou a oddělenou od samotné planety. Pro některé fyziky to bylo značným překvapením.
|
Cassini - meziplanetární sonda NASA, ESA a ISA (Italská kosmická agentura) určená k průzkumu Saturnu. Startovala z Cape Canaveral 15. října 1997, k Saturnu dorazila 30. června 2004. Celková hmotnost Cassini (včetně paliva a pouzdra Huygens) při startu byla 5 600 kg. Vyvrcholením mise bylo měkké přistání pouzdra Huygens na povrchu Saturnova měsíce Titanu dne 14. ledna 2005. Sonda byla pojmenována podle italského matematika a astronoma Giana Domenica Cassiniho (1625-1712): Podle tohoto vědce je pojmenována i část Saturnových prstenců, tzv. Cassiniho dělení. NASA - National Aeronautics and Space Administration, americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku, založen byl v roce 1958. Jde o instituci zodpovědnou za kosmický program USA a dlouhodobý civilní i vojenský výzkum vesmíru. K nejznámějším projektům patří mise Apollo, která v roce 1969 vyvrcholila přistáním člověka na Měsíci, mise Pioneer, Voyager, Mars Global Surveyor a dlouhá řada dalších. ESA - European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 15 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1973 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. ASI - Agenzia Spaziale Italiana, Italská kosmická agentura. Byla založena v roce 1988, hlavním cílem je koordinování aktivit Itálie ve vesmíru. Agentura má zástupce v radě Evropské kosmické agentury. Saturn - druhá největší planeta sluneční soustavy. Je charakteristická dobře viditelným prstencem. Saturn je od Slunce desetkrát dále než Země a proto je jeho teplota velmi nízká (-150 °C). Průměrná hustota planety 0,7 g·cm-3 je nejnižší z celé sluneční soustavy, dokonce nižší než hustota vody. Saturn patří k obřím planetám. Oběhne Slunce za 30 let, kolem vlastní osy se otočí za pouhých 10 hodin. Rychlá rotace způsobuje vznik pásů. V atmosféře jsou pozorovány velké žluté či bílé skvrny. Atmosféra je tvořena převážně vodíkem a heliem, s oblaky čpavku. V nitru je snad malé jádro z křemičitanů obklopené kovovým vodíkem. Vítr v atmosféře dosahuje rychlosti až 1 800 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter s osou téměř rovnoběžnou s rotační osou. Disociace molekuly - rozklad molekuly na menší složky. Energie potřebná k oddělení částí molekuly se nazývá disociační. Nejčastější disociace je elektrolytická (typicky ve vodných roztocích), kdy je rozštěpení molekul způsobené tepelným pohybem polárního rozpouštědla. Za teorii elektrolytické disociace dostal v roce 1903 švédský fyzik a chemik Svante August Arrhenius Nobelovu cenu. Dalším typem je fotodisociace, při které je energie získána pohlcením fotonu světelného záření. INMS - Ion and Neutral Mass Spectrometer, hmotnostní spektrometr pro ionty a neutrály, který je umístěný na palubě sondy Cassini. CAPS - CAssini Plasma Spectrometer, plazmový spektrometr na palubě sondy Cassini. |
 |
| Fotografie Saturnových prstenců pořízená 17. 8. 1981 sondou Voyager 2. Fotografie byla složena ze snímků v oranžovém a UV oboru. Speciální počítačovou procedurou byly upraveny barvy tak, aby odrážely různé chemické složení různých částí prstenců. Zdroj: NASA/JPL |
Během letu sondy Cassini okolo prstenců Saturnu bylo zjištěno, že prstence obklopuje prostředí složené převážně z molekul kyslíku, které připomíná atmosféru. Tato atmosféra je velmi podobná atmosféře Jupiterových měsíců Europy a Ganymeda. Objev byl učiněn dvěma přístroji. Byl to hmotnostní spektrometr pro ionty a neutrální částice INMS a plazmový spektrometr CAPS, který byl vyrobený ve spolupráci USA, Finska, Maďarska, Francie, Norska a Velké Británie.
Saturnovy prstence sestávají velkou měrou z vodního ledu smíšeného s menším množstvím prachu a skalnatých úlomků. Prstence jsou překvapivě tenké. Ačkoliv je jejich průměr přes 250 000 km, jejich tloušťka není větší než 1,5 km. Navzdory jejich impozantnímu vzhledu by těleso vytvořené z jejich materiálu nemělo průměr větší než 100 km. Původ prstenců není doposud znám. Dříve se vědci domnívali, že prstence byly vytvořeny ve stejné době jako planety shlukováním rychle kroužících oblaků prachu a plynu zhruba před čtyřmi miliardami let. Nicméně dnes se ukazuje, že prstence jsou mladé, spíše jen stovky milionů let. Podle jedné z teorií prstence vznikly z komety, která letěla velmi blízko Saturnu a byla rozdrcena slapovými silami. Možná také byl jeden ze Saturnových měsíců rozdrcen nárazem planetky na kusy, které dnes tvoří prstence.
Prstencová síť Saturnu není stabilní a musí být obnovována neustále probíhajícími procesy, pravděpodobně rozpadem některých měsíců. Molekuly vody jsou vytlačovány z částic prstence převážně slunečním ultrafialovým zářením. Fotodisociací jsou posléze rozloženy na samostatný vodík a kyslík. Zatímco lehký vodíkový plyn se ztratí v prostoru, atomární kyslík a zbytek vody při nízké teplotě vmrzne zpět do materiálu prstenců. Tento proces po sobě zanechává na povrchu prstenců vysokou koncentraci molekul kyslíku. Je možné, že je molekulární kyslík vytvářen ještě nějakou chemickou reakcí mezi ionty a neutrálními částicemi. Takovéto procesy ale ještě nejsou dobře prozkoumány.
Z produktů disociace vodních molekul je nejtěžší molekulární kyslík, který formuje atmosféru prstenců. Ta je držena slabými gravitačními silami v rovnováze mezi ztrátami částic ze systému prstenců a jejich opětovným uvolňováním.
 |
| Pohled elektronovým spektrometrem, který je součástí přístroje CAPS, na prstence Saturnu, při průletu sondou Cassini. Na spodní části je v barevné škále (modrá → zelená → žlutá → hnědá) zobrazeno množství elektronů. Na svislé ose je energie elektronů v elektronvoltech. Pro srovnání je v horní části fotografie prstenců ve viditelném světle. Z prstence B je tok elektronů nízký a elektrony mají malou energii. Naopak z tenkého prstence A je tok střední a strukturovaný. Přes Cassiniho dělení a Enckeovu mezeru je tok vysoký a jsou zde zastoupeny i elektrony s vyššími energiemi. Vědci z týmu CAPS to interpretují jako tok elektronů uvolněných na osvícené straně dopadajícími fotony od Slunce (tzv. fotoelektronů). Počet elektronů je tlumený průchodem prstenci a jeho intenzita je nepřímo úměrná hustotě prstenců. V pravé části obrázku, mimo prstence, je možné pozorovat elektrony z radiačního pásu planety ve všech energiích. |
V červenci 2005 mise Cassini – Huygens oslavila první výročí letu na oběžné dráze okolo Saturnu. Sonda Cassini byla navedena na svoji oběžnou dráhu 1. července 2004 po šesti letech cesty k planetě poté, co urazila cestu dlouhou přes 3 miliardy kilometrů.
