De um comunicado de imprensa da JPL:
Uma nova análise baseada em dados da sonda Cassini da NASA encontra uma ligação causal entre sinais periódicos misteriosos do campo magnético de Saturno e explosões de gás ionizado quente, conhecido como plasma, em todo o planeta.
Os cientistas descobriram que enormes nuvens de plasma florescem periodicamente em torno de Saturno e se movem pelo planeta como uma carga desequilibrada de roupa no ciclo de rotação. O movimento desse plasma quente produz uma assinatura repetida "thump" nas medições do ambiente magnético rotativo de Saturno e ajuda a ilustrar por que os cientistas tiveram tanta dificuldade em medir a duração de um dia em Saturno.
"Esta é uma inovação que pode nos apontar a origem das periodicidades misteriosamente mutáveis que obscurecem o verdadeiro período de rotação de Saturno", disse Pontus Brandt, principal autor do artigo e cientista da equipe Cassini com base na Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins. Laboratório em Laurel, Maryland. “A grande questão agora é por que essas explosões ocorrem periodicamente.”
Os dados mostram como as injeções de plasma, correntes elétricas e o campo magnético de Saturno - fenômenos invisíveis ao olho humano - são parceiros de uma coreografia complexa. Explosões periódicas de plasma formam ilhas de pressão que giram em torno de Saturno. As ilhas de pressão "inflam" o campo magnético.
Uma nova animação mostrando o comportamento vinculado pode ser vista no site da Cassini.
A visualização mostra como o plasma quente invisível na magnetosfera de Saturno - a bolha magnética ao redor do planeta - explode e distorce as linhas do campo magnético em resposta à pressão. A magnetosfera de Saturno não é uma bolha perfeita porque é levada pela força do vento solar, que contém partículas carregadas que fluem do sol.
A força do vento solar estende o campo magnético do lado de Saturno, voltado para longe do sol, em uma chamada cauda magnética. O colapso da magnetotail parece iniciar um processo que causa as explosões de plasma quente, que por sua vez inflam o campo magnético na magnetosfera interna.
Os cientistas ainda estão investigando o que causa o colapso da magnetotail de Saturno, mas há fortes indícios de que o plasma frio e denso originalmente da lua de Saturno, Encélado, gira com Saturno. As forças centrífugas esticam o campo magnético até que parte da cauda se encaixe de volta.
O retorno aquece o plasma em torno de Saturno e o plasma aquecido fica preso no campo magnético. Ele gira em torno do planeta em ilhas à velocidade de cerca de 100 quilômetros por segundo (200.000 mph). Do mesmo modo que os sistemas de alta e baixa pressão na Terra causam ventos, as altas pressões do espaço causam correntes elétricas. As correntes causam distorções no campo magnético.
Um sinal de rádio conhecido como Radiação Kilométrica de Saturno, que os cientistas usaram para estimar a duração de um dia em Saturno, está intimamente ligado ao comportamento do campo magnético de Saturno. Como Saturno não tem superfície ou ponto fixo para registrar sua taxa de rotação, os cientistas inferiram que a taxa de rotação cronometra os picos desse tipo de emissão de rádio, que se supõe que aumenta a cada rotação de um planeta. Este método funcionou para Júpiter, mas os sinais de Saturno variaram. As medições do início dos anos 80 realizadas pela sonda Voyager da NASA, os dados obtidos em 2000 pela missão ESA / NASA Ulysses e os dados da Cassini desde 2003 até o presente diferem em um grau pequeno, mas significativo. Como resultado, os cientistas não sabem ao certo quanto tempo dura um dia de Saturno.
"O importante neste novo trabalho é que os cientistas estão começando a descrever as relações causais globais entre algumas das forças complexas e invisíveis que moldam o ambiente de Saturno", disse Marcia Burton, cientista de investigação de campos e partículas da Cassini no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA. , Pasadena, Califórnia. “Os novos resultados ainda não nos dão a duração de um dia em Saturno, mas eles nos dão pistas importantes para começar a descobrir. A duração do dia de Saturno, ou a taxa de rotação de Saturno, é importante para determinar propriedades fundamentais de Saturno, como a estrutura de seu interior e a velocidade de seus ventos. "
O plasma é invisível ao olho humano. Mas a câmera de íons e neutros no instrumento de imagem magnetosférica da Cassini fornece uma visão tridimensional ao detectar átomos energéticos neutros emitidos pelas nuvens de plasma em torno de Saturno. Átomos neutros energéticos se formam quando um gás neutro e frio colide com partículas eletricamente carregadas em uma nuvem de plasma. As partículas resultantes são carregadas de maneira neutra, para que possam escapar dos campos magnéticos e diminuir o zoom no espaço. A emissão dessas partículas geralmente ocorre nos campos magnéticos ao redor dos planetas.
Ao reunir imagens obtidas a cada meia hora, os cientistas produziram filmes de plasma à medida que flutuavam pelo planeta. Os cientistas usaram essas imagens para reconstruir a pressão 3D produzida pelas nuvens de plasma e complementaram esses resultados com pressões de plasma derivadas do espectrômetro de plasma Cassini. Uma vez que os cientistas entendessem a pressão e sua evolução, eles poderiam calcular as perturbações do campo magnético associadas ao longo da trajetória de vôo da Cassini. A perturbação calculada do campo combinava perfeitamente com o “campo magnético” observado, confirmando a fonte das oscilações do campo.
"Todos sabemos que períodos de rotação variáveis foram observados em pulsares, milhões de anos-luz do nosso sistema solar, e agora descobrimos que um fenômeno semelhante é observado aqui em Saturno", disse Tom Krimigis, pesquisador principal do instrumento de imagem magnetosférica. , também baseado no Laboratório de Física Aplicada e na Academia de Atenas, Grécia. “Com os instrumentos no local em que está acontecendo, podemos dizer que os fluxos de plasma e os sistemas complexos de correntes podem mascarar o período real de rotação do corpo central. É assim que as observações em nosso sistema solar nos ajudam a entender o que é visto em objetos astrofísicos distantes. "
Fonte: JPL
