Jak długi jest dzień na Saturnie?
Dzięki danym, których dostarczyła sonda kosmiczna Cassini, naukowcy mogli wreszcie odpowiedzieć na jedną z najdłużej nierozwiązanych zagadek naszego Układu Słonecznego – jak długo trwa doba na Saturnie. Oto odpowiedź: 10 godzin, 33 minuty i 38 sekund.
Wątpliwość, ile czasu zajmuje Saturnowi obrót wokół własnej osi, wynika z tego, że ten gazowy gigant nie ma stałej powierzchni, na której można by dostrzec trwałe punkty odniesienia, a także z tego, że planeta ma nietypowe pole magnetyczne, które dotąd uniemożliwiało konkretną odpowiedź na to, zdawałoby się oczywiste dla każdej planety pytania.
Odpowiedź, jak się okazało, ukryta była w pierścieniach Saturna. Kiedy sonda kosmiczna Cassini orbitowała wokół planety, jej instrumenty pomiarowe zbierały także informacje o tych lodowych i skalistych pierścieniach i to z dokładnością, która rzadko jest możliwa w badaniach kosmicznych. Analizą tych danych zajął się Christopher Mankovich, doktorant w dziedzinie astronomii i astrofizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz.
W pracy opublikowanej w połowie stycznia (2019) w czasopiśmie „Astrophysical Journal” Mankovich wykazał, że pierścienie reagują na wibracje pochodzące z planety, zachowując się podobnie, jak sejsmometry, którymi mierzy się ruchy wywołane przez trzęsienia ziemi. Wnętrze Saturna wibruje w takich częstotliwościach, które powodują wariacje w polu grawitacyjnym planety, które uniemożliwiały szczegółowe ustalenie tego, jak obraca się planeta. To właśnie więc dzięki pierścieniom możemy określić zmiany w polu grawitacyjnym, a mające te dane, możemy w końcu powiedzieć ile dokładnie trwa obrót Saturna wokół własnej osi.
Oparcie się na polu magnetycznym jest metodą, którą naukowcy często stosują, żeby określić ruch rotacyjny planety. Dla przykładu, oś magnetyczna Jowisza, podobnie jak oś magnetyczna Ziemi, nie jest idealnie sprzężona z osiami obrotu tych planet. Dzięki temu, kiedy planeta się obraca, odczyt pola magnetycznego się zmienia. Okresowa powtarzalność tych zmian jest zgodna z czasem obrotu planety.
Okazuje się więc, że to nie stałość, ale właśnie zmienność pola magnetycznego staje się narzędziem umożliwiającym odczytanie istotnych informacji o obrocie planety. Tymczasem oś magnetyczna Saturna jest praktycznie idealnie zbieżna z jego osią obrotu. To uniemożliwia odczyty. Wydobycie danych na temat zmienności pola, które było możliwe dzięki analizie danych pochodzących z pierścieni, zmieniło tę sytuację.
Dotychczasowe szacunki były błędne zaledwie – a może aż – o kilkanaście minut. Dziś wiemy dokładnie – doba na Saturnie trwa dokładnie 10 godzin, 33 minuty i 38 sekund.
Sonda kosmiczna Cassini została wysłana przez NASA w stronę Saturna w 1997 roku. Od 2004 do 2017 roku krążyła wokół tej planety jako jej pierwszy sztuczny satelita. Dzięki sondzie nasza wiedza o jednej z najdalszych planet naszego Układu Słonecznego rozszerzyła się zasadniczo. Na Przystanku nauka pisaliśmy o tym kilkukrotnie: #Cassini
Opracowano na podstawie artykułu Scientists Finally Know What Time It Is on Saturn opublikowanego na portalu NASA.
