ΝΕΑ ΖΩΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΟΝ ΚΡΟΝΟ Το Cassini συνέχισε τις ανακαλύψεις έως τη στιγμή της καταστροφής του

MPS and JHU/APL

Η ζώνη ακτινοβολίας κοντά στον πλανήτη Κρόνο παρατηρήθηκε για πρώτη φορά στην τελευταία φάση της αποστολής Cassini. Δημιουργείται από την πρόσπτωση γαλαξιακής κοσμικής ακτινοβολίας στους δακτυλίους. Τα πρωτόνια που παράγονται με αυτόν τον τρόπο αλληλεπιδρούν στη συνέχεια με την ατμόσφαιρα του Κρόνου, τον αμυδρό δακτύλιο D και τους υποδακτυλίους D68 και D73

Στις 15 Σεπτέμβρη 2017, το διαστημόπλοιο Cassini ολοκλήρωσε με μια εντυπωσιακή «βουτιά» στην πυκνή ατμόσφαιρα του Κρόνου την ερευνητική του αποστολή στον γίγαντα πλανήτη, που διήρκεσε συνολικά 13 χρόνια. Πέντε μήνες πριν από αυτό το τέλος, η τροχιά του διαστημοπλοίου τροποποιήθηκε ώστε το Cassini να περάσει 22 φορές ανάμεσα στους πυκνούς δακτυλίους και την ορατή επιφάνεια του πλανήτη, μια περιοχή που ήταν μέχρι τότε ανεξερεύνητη. Η περιοχή αυτή περιλαμβάνει και τον δακτύλιο D, τον εσώτερο και πιο αμυδρό από τους δακτυλίους του Κρόνου. Τα πρώτα αποτελέσματα από την τελική φάση της αποστολής του Cassini αποκαλύπτουν μία ζώνη ακτινοβολίας πρωτονίων πολύ υψηλής ενέργειας μεταξύ του Κρόνου και των πυκνών δακτυλίων του, που σχηματίζεται σε κοντινή απόσταση από τον πλανήτη, συνυπάρχει με τον δακτύλιο D και βρίσκεται σε σχεδόν πλήρη απομόνωση από την υπόλοιπη μαγνητόσφαιρα του Κρόνου.
«Οταν το Cassini τέθηκε σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο την 1η Ιούλη 2004, οι ανιχνευτές του επιστημονικού πειράματος MIMI (Magnetospheric IΜaging Instrument), το οποίο καταγράφει πολύ υψηλής ενέργειας φορτισμένα και ουδέτερα σωμάτια, εστίασαν στην περιοχή μεταξύ του πλανήτη και του δακτυλίου D. Οι μοναδικές αυτές μετρήσεις "φωτογράφισαν" έναν πληθυσμό φορτισμένων σωματιδίων, η ακριβής σύσταση και ιδιότητες του οποίου ωστόσο ήταν ασαφείς. Η μοναδική ευκαιρία, να επαναληφθούν και να επεκταθούν οι πρώτες μετρήσεις του 2004, παρουσιάστηκε μετά τον Απρίλη του 2017, αυτήν τη φορά υπό καλύτερη γεωμετρία παρατήρησης, καθώς η κοντινή απόσταση του Cassini από τον Κρόνο μάς έδωσε αυτήν τη δυνατότητα», εξηγεί ο Δρ. Ηλίας Ρούσσος, ερευνητής στο Ινστιτούτο Max Planck και επικεφαλής σχετικής μελέτης, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα σε επιστημονικό περιοδικό.
Το μαγνητικό πεδίο του Κρόνου είναι δέκα και πλέον φορές πιο ισχυρό κοντά στον πλανήτη απ' ό,τι έξω από τους δακτυλίους. Γι' αυτό τα πρωτόνια που παγιδεύονται εκεί παραμένουν δεσμευμένα στην ίδια περιοχή για χρόνια, αλληλεπιδρώντας συνεχώς με το δακτύλιο D και την ατμόσφαιρα του Κρόνου, έως ότου χάσουν όλη τους την ενέργεια. Ωστόσο, ο ρυθμός με τον οποίο τα πρωτόνια χάνουν ενέργεια ήταν άγνωστος, κυρίως γιατί η ποσότητα του υλικού στον αμυδρό δακτύλιο D ήταν επίσης άγνωστη. «Ενας σχετικά πυκνός δακτύλιος D θα απορροφούσε γρήγορα τα πρωτόνια και θα είχε ως αποτέλεσμα να μη δημιουργηθεί τέτοια ζώνη ακτινοβολίας. Οι μετρήσεις του ΜΙΜΙ όμως αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη και σταθερή συσσώρευση ενεργειακών πρωτονίων σε μία ζώνη ακτινοβολίας που εκτείνεται από τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας του Κρόνου και κατά μήκος όλου του δακτυλίου D. Αν και αρκετά από τα πρωτόνια που τη συγκροτούν είχαν εξαιρετικά υψηλές ενέργειες, ως και 10 φορές υψηλότερη από ό,τι το ΜΙΜΙ ανέμενε να μετρήσει, τα επίπεδα σωματιδιακής ακτινοβολίας δεν αποδείχτηκαν τελικά επικίνδυνα για το Cassini», εξηγεί ο Δρ. Νίκος Σέργης, ερευνητής του Γραφείου Διαστημικής έρευνας και Τεχνολογίας της Ακαδημίας Αθηνών και συν-συγγραφέας του άρθρου.
Πέραν του δακτυλίου D, εκτείνονται οι τρεις δακτύλιοι Α, Β και C, που λόγω της μεγάλης πυκνότητάς τους είναι ευδιάκριτοι στις φωτογραφίες του Κρόνου. Οι δακτύλιοι αυτοί σχηματίζουν ένα αδιαπέραστο εμπόδιο ακτίνας 62.000 χιλιομέτρων όπου η παγίδευση φορτισμένων σωματιδίων δεν είναι δυνατή. Η εξαιρετικά αποτελεσματική απορρόφηση των φορτισμένων σωματιδίων στους δακτυλίους Α - C δημιουργεί μια ζώνη ακτινοβολίας εντελώς απομονωμένη από την υπόλοιπη, ευμετάβλητη μαγνητόσφαιρα του Κρόνου, ζώνη που δεν εκτείνεται πέραν του δακτυλίου D. «Η απομόνωση αυτή της ζώνης ακτινοβολίας είναι χαρακτηριστικό που δεν συναντάμε πουθενά αλλού στο ηλιακό μας σύστημα. Η σημασία του έγκειται στο ότι προσφέρει τη δυνατότητα να εξεταστεί μια ζώνη ακτινοβολίας υπό σχεδόν "εργαστηριακές συνθήκες", και αυτό γιατί ο μηχανισμός δημιουργίας της καθορίζεται μόνο από την εισροή κοσμικής ακτινοβολίας στο σύστημα του Κρόνου, μια φυσική διεργασία που είναι αμετάβλητη στο χρόνο. Στη Γη για παράδειγμα, οι συνθήκες είναι πολύ πιο περίπλοκες, καθώς δεν υπάρχουν δακτύλιοι που θα μπορούσαν να σταματήσουν την απρόβλεπτα μεταβλητή εισροή σωματιδίων υψηλής ενέργειας από τον Ηλιο προς τις ζώνες ακτινοβολίας του πλανήτη μας», σημειώνει ο Δρ. Κωνσταντίνος Διαλυνάς, μέλος της επιστημονικής ομάδας που συνέταξε την εργασία. Οι Ελληνες επιστήμονες συμμετέχουν στη μελέτη της μαγνητόσφαιρας του πλανήτη Κρόνου υπό την εποπτεία του ακαδημαϊκού Σταμάτιου Κριμιζή, Επίτιμου Επικεφαλής του πειράματος Cassini/MIMI.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγές: Γραφείο Διαστημικής Ερευνας & Τεχνολογίας Ακαδημίας Αθηνών, www.hayabusa2.jaxa.jp