Ta del av allt innehåll på Aktuell Hållbarhet
Starta din prenumeration

Prenumerera

Fredag14.08.2020

Kontakt

Annonsera

Meny

Starta din prenumeration

Prenumerera

Sök

Klimat

2008: A Space Odyssey – Saturnus

Publicerad: 18 December 2008, 06:03

Sagan om ringen i planetär skala. Fantastiska upptäcker och mjuklandning på en måne.


Det var några år sedan Arthur C Clarke skrev sin rymdodyssé och det är dags för en ny. I denna artikelserie ska vi gå igenom alla större himlakroppar i solsystemet och de rymdskepp som för närvarande finns vid dem eller är på väg dit, och de resultat man förväntar sig av forskningen.

Rymdsonden Cassini har sedan sin ankomst 2004 skickat tillbaka en oändlig rad bländande vackra bilder av den ringförsedda planeten. Att någon himlakropp kan vara så vacker!

Saturnus är den sjätte planeten från solen och den näst största i solsystemet. Den är en så kallad gasjätte, känd sedan förhistorisk tid. Saturnus har 56 månar, av vilka Cassini hittills har besökt, eller åtminstone kommit i närheten av Dione, Enceladus, Hyperion, Japetus, Mimas, Phoebe, Rhea, Tethys och Titan och Huygens har besökt Titan på noll kilometers höjd (se vidare nedan).

Filmstjärnan bland rymdsonderna är utan tvekan sonden Cassini som under många år gått i bana runt Saturnus och tagit de underbaraste bilder man kan föreställa sig av denna himlakropp. Cassini-Huygens skickades upp från Jorden 1997 och var framme vid Saturnus år 2004. Den har rört sig i långa, elliptiska banor hit och dit mellan månarna och dessutom passerat tvärs igenom ringarna flera gånger.

Ring, ring, skingra den oro som mal

Det fanns farhågor om att Cassini skulle krossas om den färdades genom ringplanet, men så blev det inte. Det som ser ut som en solid ring är i själva verket ett mycket glest lager av stora klumpar och smått damm. Dammet är så smått att det påverkas av elektrostatiska krafter från Saturnus och bildar ekrar (”spokes” kallar amerikanerna det för, jag säger mörka fläckar) i stoftet. Risken att Cassini skulle träffa en större klump är minimal.

Svenskarna är med

Institutet för Rymdfysik i Uppsala har byggt en sorts "väderstation" för rymdbruk, av en typ som kallas Langmuirsond eller Langmuirprob. Men finns det något väder att mäta – är inte rymden bara vakuum? Med jordiska mått mätt är rymden ett rätt bra vakuum, faktiskt bättre än vad man oftast kan nå ens i de bästa i laboratorier. Men helt perfekt är inte detta vakuum: i stort sett överallt finns det en tunn gas av elektriskt laddade partiklar. En sådan gas av fria joner och elektroner kallas ett plasma, och det är rymdplasmat som IRF undersöker. Grundtanken bakom en Langmuirprob är enkel: låt en liten elektriskt ledande kropp, till exempel en kula, sticka ut från rymdfarkosten, och anslut sedan denna kula till en positiv spänning. Eftersom kulan då blir positiv drar den till sig elektronerna i plasmat, vilket gör att det flyter en ström till proben. Mät denna ström: ju fler elektroner, desto högre ström, så vi har fått ett instrument för att mäta elektrontätheten i rymden!

Genom en del mer intrikata överväganden går det också att få fram temperaturen och ibland också plasmats hastighet. IRF har alltså skapat en sorts väderstation i rymden, som mäter några av de mest fundamentala storheterna för alla jordiska väderstationer: temperatur, vindhastighet och tryck (som vi får från tätheten och temperaturen). De huvudsakliga intressena är det tunna plasmat runt Saturnus och den övre atmosfären på månen Titan.

IRF deltar i Cassini som en del av ett större konsortium av instrument kallat Radio and Plasma Wave Science (RPWS) som leds av Avdelningen för fysik och astronomi vid Universitetet i Iowa. RPWS inkluderar tre olika typer av sensorer: radioantenner, en magnetometer och IRFs Langmuirprob. RPWS har redan givit roliga resultat: man kan exempelvis lyssna på ljud upptagna av RPWS under den första ringplanpassagen, på JPLs Cassinisidor.

Bortsett från den märkliga sexkantiga virvelstormen på Saturnus sydpol, är det månarna som tildfragit sig mest intresse, eftersom de är så olika.

Månen Encheladus – chans till tektonik

Encheladus är rispad med parallella rispor som om en jätteklo dragits över ytan. NASA kallar det för tiger stripes (sulci), djupa dalar i den till synes frusna ytan av is. Bilden ovan är en närbild tagen från bara 20 kilometers höjd. Ytan är aktiv, eftersom det finns väldigt få kratrar. Istället finns det gott om kilometerdjupa sprickor, dalar och högplatåer. Man har funnit höga fontäner som sprutar upp många hundratals kilometer från åtminstone åtta områden på ytan.

Genom att jämföra gamla och nya bilder av ytan har man sett en form av plattektonik, där material väller upp och förflyttar sig utåt från sprickorna, något som antyder att det kan finnas flytande vatten under isen. Här har vi alltså ytterligare en plats i solsystemet där det kan finnas liv.

Månen Titan – chans till kryovulkaner

Titan verkar bestå av fruset vatten och olika bergarter, med en tunn atmosfär av kväve och metan. Månen har en uppbyggnad liknande Ganymedes, Callisto, Triton och (förmodligen) Pluto. Månen är förmodligen uppdelad i flera lager med en 3400 kilometer tjock kärna av bergarter som omges av flera lager bestående av olika former av iskristaller. Titans inre kan fortfarande vara varmt. Titans atmosfär är tätare än Jordens med ett tryck vid ytan som är mer än en och en halv gånger större.

Cassinis radar såg blankare, slätare områden på Titans yta som tolkades som sjöar av metan. De har falskfärgats i denna synteiska aperturradarbild.

Nyligen såg Cassini förändringar på Titans yta i form av ljusare områden. Forskarna antar att det är flytande massa som vällt upp från Tians inre, alltså en form av vulkanism. Efrtersom det som väller upp är en synnerligen kylig blandning av vatten och metan kallas fenomenet för kryovulkanism. Andra forskare är tveksamma och anser att det kan vara metanregnet som sköljt med sig äldre material ned från berg och på så sätt blottlagt en ljusare yta.

Landaren Huygens

Med sig på resan hade Cassini en del-sond kallad Huygens som tillverkats av ESA, som släpptes loss den 14 januari 2005 och landade på månen Titan två och en halv timme senare under mycket uppmärksammade former. Landningen gick helt enligt planerna och skedde i direktsändning. Tyvärr orsakade jordiskt slarv att den ena datakanalen, kanal A, var avstängd i Cassinis mottagare under nedfärden, varför hälften av bilderna uteblev.

Under sin nedfärd tog Huygens många bilder av landskapet under sig. Det här antas vara ett flodsystem, men det som rinner är inte vatten utan snarare flytande metan. Man kan tänka sig att metanet rinner ut i ett hav, vid en strand.

Ändå har man kunnat göra en ganska bra film av färden genom Titans molntäcke och atmosfär och det finns goda bilder från landningsplatsen. Huygens mjuklandade på en yta av metangrus och översköljs sannolikt då och då av metanregn. Titan anses bestå mest av vatten-is (som i dessa kalla förhållanden är att betrakta som berggrund) med floder, hav, regn och snö av metan.

Huygens själv sände både Kanal A och B under landningen vilket man kunnat konstatera med jordbaserade radioteleskop, men tyvärr kunde inget data utvinnas ur den jordiska mottagningen av kanal A.

Denna landskapsbild visar stället där Huygens landade. Den var ursprungligen svartvit men har färgats i efterhand med kännedom om ytans verkliga färger. Den ger en antydan om de verkliga färgerna på landningsplatsen. ”Stenarna” på bilden är i storlek med singel eller grus och består av is och frusen metan. De stora ”stenarna” är mellan 4 – 15 centimeter i diameter. De befinner sig på ungefär 85 centimeters avstånd från sonden. Ytan är mörkare än man förväntade sig eftersom den är täckt med vatten och kolväte-is.

Huygens kunde flyta, om den skulle ha råkat landa i en metansjö eller flod, men så skedde inte. När den hängt i sin fallskärm i 2,5 timmar slog den i marken med 4,5 meter per sekund. Den överlevde uppenbarligen smällen och fortsatte sända data i mer än en timme. Data som sändes till Jorden via Cassini var bland annat atmosfärstemperaturen, trycket, sammansättningen och vindhastigheten på olika höjd i atmosfären. Temperaturen på ytan låg på –179 grader. En liten spets borrade sig ned i ytan och fann att under det tunna skalet hade ytan samma konsistens som våt sand eller lera.

Jag var där, signerat Voyager

Voyager 1 och 2 for förbi Saturnus på nära håll 1983. Båda Voyager-sonderna gjorde betydelsefulla upptäckter vid Saturnus. De fotograferade de större månarna för första gången, hittade flera nya månar och upptäckte ljussvaga yttre och inre ringar utanför Saturnus huvudringar. Det är värt att notera att en tekniker råkade upptäcka att det fanns 256 byte ledigt minne i Voyager och skickade upp en algoritm för bildbehandling, som hjälpte till att hitta ett antal nya månar. Det är väl utnyttjade 256 byte. Inte kilobyte, inte megabyte, utan byte.

Jag var där först, signerat Pioneer

Pioneer 11 var den första sonden som nådde fram till Saturnus. Den kom dit i september 1979 och sände tillbaka bilder och information om magnetfält, planetens strålning, ringsystemet och månarna. Bilden är inte upphetsande, kanske, snarare i stil med vad Hubble kan göra idag, men betänk att det rör sig om 30 år gammal teknik. Pioneer 11 dog av energibrist 1995 efter att ha varit i drift 32 år. Den befann sig då 6,5 miljarder kilometer från Jorden, långt, långt utanför solsystemet.

Läs mer

JPLs sidor: http://saturn.jpl.nasa.gov
NASAs sidor: www.nasa.gov/mission_pages/cassini/main/index.html
Bildfolket som utvärderar Cassinis bilder: http://ciclops.org
Huygensbilder: www.solarviews.com/eng/huygens.htm
IRF och Cassini: www.space.irfu.se/cassini_sv

Jörgen Städje

Dela artikeln:


Håll dig uppdaterad med vårt nyhetsbrev

Genom att skicka in mina uppgifter godkänner jag Bonnier Business Media AB:s (BBM) allmänna villkor. Jag har även tagit del av BBM:s personuppgiftspolicy.