Representación artística de Cassini volando por debajo de los anillos de Saturno durante su "gran final". Crédito:NASA / JPL-Caltech
En sus últimas órbitas en 2017, la nave espacial Cassini de larga duración se sumergió entre los anillos de Saturno y su atmósfera superior y se bañó en una lluvia de polvo que los astrónomos llaman "lluvia de anillos".
En una investigación publicada hoy en Ciencias , Hsiang-Wen (Sean) Hsu de CU Boulder y sus colegas informan que recolectaron con éxito material microscópico que fluía de los anillos del planeta.
"Nuestras mediciones muestran qué son exactamente estos materiales, cómo se distribuyen y cuánto polvo entra en Saturno, "dijo Hsu, autor principal del artículo e investigador asociado del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP).
Los resultados, que fueron hechos con el Analizador de Polvo Cósmico de Cassini y los instrumentos de Ciencia de Ondas de Plasma y Radio, se produjo un poco más de un año después de que la nave espacial ardiera en la atmósfera de Saturno. Provienen del "gran final de la misión, "en el que Cassini completó una serie de maniobras arriesgadas para pasar por debajo de los anillos del planeta a velocidades de 75, 000 millas por hora.
Capturar polvo en esas condiciones fue un golpe de ingeniería y navegación, dijeron los investigadores:un arranque y huida que el equipo de la misión había estado planeando desde 2010.
"Esta es la primera vez que se analizan piezas de los anillos de Saturno con un instrumento hecho por humanos, "dijo Sascha Kempf, coautor del nuevo estudio e investigador asociado en LASP y profesor asociado en el Departamento de Física. "Si nos hubieras preguntado hace años si esto era posible, te hubiéramos dicho 'de ninguna manera' ".
La investigación es uno de una serie de estudios de las últimas órbitas de Cassini que aparecen hoy en Science. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL) gestionó la misión, que fue un esfuerzo cooperativo de la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Italiana. Ralf Srama de la Universidad de Stuttgart dirige la investigación utilizando el Analizador de Polvo Cósmico de la nave espacial, y William Kurth de la Universidad de Iowa dirige la ciencia de ondas de plasma y radio.
En sus 22 órbitas de "gran final" (azul), Cassini pasó por el 1, Espacio de 200 millas de ancho entre los anillos de Saturno y su atmósfera. La penúltima serie de órbitas de la nave espacial (amarillo) rozó los anillos más externos del planeta. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Hermosa física
Atrapar esa lluvia anular, que los astrofísicos habían predicho basándose en estudios de la atmósfera superior de Saturno, en acción no fue fácil:acercarse demasiado a los anillos de un planeta corre el riesgo de destrozar la nave espacial.
Con Cassini quedándose sin combustible en 2017, sin embargo, Los científicos de la misión decidieron arriesgarse. Cassini hizo 22 pasadas alrededor de Saturno, entre el anillo más cercano del planeta y su atmósfera superior, un espacio menor a 1, 200 millas de ancho.
Durante ocho de esas órbitas finales, el analizador de polvo cósmico atrapó a más de 2, 700 pedazos de polvo cargados. Según los cálculos del grupo, eso es suficiente lluvia anular para enviar alrededor de una tonelada métrica de material a la atmósfera de Saturno cada segundo.
Pero esas partículas no cayeron directamente en el planeta solo por gravedad. En lugar de, el equipo sospecha que giran a lo largo de las líneas del campo magnético de Saturno como un yo-yo antes de estrellarse contra la atmósfera.
"Es una hermosa demostración de la física en funcionamiento, "dijo el coautor del estudio Mihály Horányi, profesor de física en CU Boulder.
Bolas de nieve sucias
Los investigadores también pudieron estudiar de qué estaba hecho ese polvo planetario. La mayoría de las partículas eran trozos de hielo de agua, el componente principal de los anillos de Saturno. Pero la nave espacial también recogió muchos silicatos diminutos, una clase de moléculas que componen muchas rocas espaciales.
Ese hallazgo es importante, Hsu dijo, porque podría ayudar a responder una pregunta molesta sobre Saturno:¿cuántos años tienen sus anillos? Explicó que los objetos helados en el espacio son un poco como estanterías de libros en tu casa.
"Es realmente difícil mantener una superficie de hielo puro en el sistema solar porque siempre hay material sucio que viene hacia ti, "Dijo Hsu." Una de las cosas que queremos entender es qué tan limpios o sucios están los anillos ".
Si los científicos pueden identificar los tipos exactos de silicatos que recubren los anillos de Saturno, pueden saber si esas características tienen miles de millones de años o son mucho más recientes. Los colegas de Hsu están trabajando actualmente para hacer esas identificaciones. Los investigadores de LASP también se basan en lo que aprendieron del Analizador de polvo cósmico de Cassini para diseñar instrumentos similares de captura de polvo para las misiones Interestelar Mapping and Acceleration Probe (IMAP) de la NASA y Europa Clipper.
En cuanto a Cassini, "Estoy seguro de que habrá sorpresas por venir, "dijo Horányi, quien también es co-investigador del Analizador de Polvo Cósmico. "Todavía tenemos enormes cantidades de datos que tenemos que clasificar y analizar".
