עברו כמעט ארבעים שנה מאז וויאג'ר 1 ו 2 המשימות ביקרו במערכת שבתאי. כאשר הבדיקות טסו על ידי ענקית הגז, הם הצליחו לצלם כמה תמונות מדהימות ברזולוציה גבוהה של האטמוספרה של הכוכב, הירחים הרבים שלו ומערכת הטבעות האייקונית שלו. בנוסף, הבדיקות חשפו כי שבתאי מאבדת אט אט את טבעותיה, בקצב שיראה אותם נעלמים בעוד כמאה מיליון שנה.
לאחרונה, ה- קאסיני האורביטר ביקר במערכת שבתאי ובילה למעלה מ- 12 שנה בחקר הכוכב, ירחיו ומערכת הטבעות שלו. ועל פי מחקר חדש המבוסס על של קאסיני נתונים, נראה כי סטורן מאבד את טבעותיו בשיעור המרבי שחזה ה- וויאג'ר משימות. על פי המחקר, טבעותיו של סטורן נובלות על ידי ענקית הגז בקצב שמשמעותן יכולות להיעלם תוך פחות מ -100 מיליון שנה.
המחקר, שהופיע לאחרונה בכתב העת איקרוס, הובל על ידי ג'יימס אודונוג ממרכז טיסת החלל גודארד של נאס"א וכלל חברים ממעבדת ההנעה סילונית של נאס"א, המרכז לפיזיקת החלל, התאגיד לחקר החלל, אוניברסיטת לסטר ואוניברסיטת קולג 'בלונדון.
על פי הנתונים שהתקבלו על ידי וויאג'ר בדיקות בשנות 1980 ו 1981, חלקיקים קפואים מהטבעות של סטורן נמשכים על ידי כוח הכובד של הכוכב לאחר שהם הופכים לשדה המגנטי של שבתאי - שהופכים אותם ל"גשם טבעת "מאובק באטמוספירה העליונה של שבתאי. אולם כפי שציין ג'יימס דונהיו בהודעה לעיתונות של נאס"א שהתפרסמה לאחרונה, המצב עשוי להיות גרוע ממה שנחשד במקור:
"אנו מעריכים ש"גשם הטבעת" הזה מנקז כמות של מוצרי מים שיכולים למלא בריכת שחייה בגודל אולימפי מטבעות שבתאי בתוך חצי שעה. מכאן בלבד מערכת הטבעות כולה תיעלם בעוד 300 מיליון שנה, אך תוסיפו לכך את חללית קאסיני שנמדדה חומר טבעתי שהתגלה נופל לקו המשווה של שבתאי, ולטבעות יש פחות ממאה מיליון שנה לחיות. זה יחסית קצר בהשוואה לגיל שבתאי של למעלה מארבעה מיליארד שנים. "
קאסיני בחן את אובדן חומר הטבעת של סטורן כחלק מגרנד פינאלה שלה, שם העבירה החללית את דלקה הנותר מוליך 22 מסלולי טיול בין סטורן לטבעותיו. זה היה הישג משמעותי, מכיוון שמלאכת הקאסיני הלכה לשום מקום שאף חללית לא העזה ללכת ואף לא תוכננה לטוס בסביבה זו.
על כל פנים, קאסיני היה מסוגל להשיג מידע שאישר מה וויאג'ר בדיקות שנצפו לפני עשרות שנים, וכן עונות על תעלומה ותיקה על הטבעות של שבתאי. בעיקרון, מדענים תהו מזמן אם סטורן נוצר עם טבעותיו או רכש אותם בהמשך החיים. מחקר חדש זה מעיד כי ככל הנראה התרחיש האחרון וכי סטורן רכש אותם לאחרונה יחסית בתולדותיו.
על פי המחקר שלהם, אודונאה וחבריו העריכו כי מערכת הטבעות של סטורן לא צפויה להיות יותר ממאה מיליון שנה, מכיוון שייקח כל כך הרבה זמן עד שהטבעת C תעבור להיות צפופה כמו טבעת ה- B למה שתהיה. זה היום. מהבחינה הזו, מסביר אודונוג, האנושות ברוכה להיות בסביבה בזמן שהטבעות עדיין היו שם:
"מזל שאנחנו בסביבה לראות את מערכת הטבעות של סטורן, שנראית באמצע חייו. עם זאת, אם הטבעות הן זמניות, אולי פשוט פספסנו לראות מערכות טבעות ענק של יופיטר, אורנוס ונפטון, שיש להן רק טבעות דקות! "
כאמור, הרמזים הראשונים ל"גשם טבעתי "הגיעו מה- וויאג'ר משימות, שנבעו מתצפיות על מה שנחשבו לשלוש תופעות לא קשורות. אלה כללו וריאציות ביונוספרה הנטענת חשמלית של סטורן, וריאציות צפיפות בטבעות שבתאי, ופסים כהים צרים המקיפים את קווי הרוחב האמצעיים של כוכבי הלכת.
בשנת 1986 פרסם ג'ק קונרני - חוקר ממרכז החלל Goddard של נאס"א וסופר משותף למחקר האחרון - עבודת מחקר שקשרה את הלהקות הכהות הללו לצורת השדה המגנטי של שבתאי. על קצה המזלג, הוא הציע שחלקיקי קרח טעונים חשמליים מהטבעות של סטורן יזרמו לאורך קווי שדה מגנטיים בלתי נראים ויושקעו כמים באטמוספירה העליונה של שבתאי.
חלקיקים אלה, לטענת קונרני, נטענו באופן חשמלי באמצעות קרינת UV מהשמש או על ידי ענני פלזמה שנגרמו כתוצאה ממיקרומטורואידים שהפציצו את הטבעות. ברגע שזה יקרה, החלקיקים ירגישו במשיכת השדה המגנטי של שבתאי ויימשכו פנימה בכוח המשיכה של שבתאי לאורך קווי שדה שיפקידו אותם באטמוספירה העליונה.
חלקיקי הקרח האלה יתאדו ואז יוצרים אינטראקציה כימית עם היונוספרה של שבתאי, מה שישפיע על שטיפת האובך בסטרטוספרה. אזורים אלה ייראו כהים יותר באור המשתקף, וכך נוצרו מראה של להקות חשוכות באווירה של שבתאי. תוצאה נוספת תהיה תוחלת חיים מוגברת בחלקיקים הטעונים חשמלית המכונים יוני H3 + (המורכבים משלושה פרוטונים ושתי בחירות).
נוכחותם של היונים הללו הייתה כיצד אודונוג וצוותו הצליחו לאשר את התיאוריה של קונרני. באמצעות הטלסקופ של הצוות הצליח הצוות לראות את היונים הללו בחצי הכדור הצפוני והדרומי של שבתאי הודות לאופן בו הם זוהרים בספקטרום האינפרא אדום (מה שקורה כאשר הם מתקשרים עם אור שמש). להקות אלה נצפו בנקודות בהן קווי השדה המגנטי המצטלבים את מישור הטבעת נכנסים לכוכב הלכת.
לאחר מכן הם ניתחו את האור כדי לקבוע את כמות הגשם האינטראקציה עם היונוספרה של שבתאי, מה שיציין עד כמה נמשכים דרך חלקיקי הקרח מהטבעות של שבתאי. מה שהם מצאו זה התאים לערכים הגבוהים שנגזרו על ידי קונרני ועמיתיו במחקרם ב -1986.
הצוות גם גילה להקה זוהרת על קו רוחב גבוה יותר בחצי הכדור הדרומי, וזה במקרה המקום בו השדה המגנטי של שבתאי מצטלב עם מסלולו של אנצלדוס. מזה זמן רב אסטרונומים ידעו כי הגייזרים שפרצו מעת לעת מאזור הקוטב הדרומי של אנצ'אלדוס (שהם תוצאה של פעילות גיאולוגית בפנים) אחראים לחידוש הטבעת האלקטרונית של שבתאי.
ממצא אחרון זה מעיד על כך שחלק מהחלקיקים הקפואים שאנסדלדוס פולטים גשמים גם על שבתאי, מה שתורם גם ללהקות הכהות של כדור הארץ. כפי שציין קונרני:
"זו לא הייתה הפתעה מוחלטת. זיהינו את אנצלדוס ואת טבעת ה- E כמקור מים רב גם על סמך עוד רצועה כהה וצרה בתמונה הוויאג'רית הישנה ההיא. "
במבט קדימה, הקבוצה תרצה לראות כיצד גשם הטבעת משתנה כתוצאה משינוי עונתי בסטורן. תקופת המסלול של שבתאי, שהיא 29.4 שנים, גורמת לטבעותיה להיחשף בדרגות שמש שונות. מכיוון שחשיפה לאור UV מטעינה גרגרי קרח בזירה וגורמת להם לתקשר עם השדה המגנטי של שבתאי, רמות חשיפה משתנות צריכות להיות בעלות השפעה ישירה על כמות גשם הטבעת באטמוספירה העליונה.
ממצאים אלה, הגורמים למדענים לחשוב מחדש על הנחותיהם שקיבלו בעבר בנוגע למערכת שבתאי, הם רק התגלית האחרונה שהגיעה מה קאסיני משימה. למרות שהמסלול סיים את משימתו לפני כשנתיים בהתרסקות באטמוספירה של שבתאי, הנתונים שהיא העבירה בחזרה עדיין מאתגרים כמה תיאוריות ישנות אודות סטורן תוך אישור אחרים.
הקפד לבדוק את האנימציה הזו של הטבעות שנעלמות של סטורן, באדיבות מרכז החלל גודארד של נאס"א:
