Nová zjištění o měsících Saturnu od sondy Cassini

Nová zjištění o měsících Saturnu od sondy Cassini

17. října 2020

Její mise sice skončila před více než třemi lety, ale data z americké sondy Cassini stále pomáhají vědcům odhalovat tajemství spojená s planetou Saturn i bohatým systémem jejích více než 80 měsíců. Nyní se objevily další výzkumy, které upřesňují tempo, s jakým se měsíc Titan vzdaluje od Saturnu. Díky tomu bylo možné zpřesnit naše představy o vzniku celého složitého systému kolem planety s výraznými prstenci. Další výzkum se naopak zaměřil na měsíc Enceladus a vědci přinesli důležité náznaky vhodnosti tohoto prostředí pro vznik života.

Měsíc Titan
Zdroj: https://www.solarviews.com/

Měsíce se od svých planet vzdalují – tohle tvrzení platí pro celou řadu různých těles ve Sluneční soustavě. Třeba náš Měsíc se od Země vzdaluje rychlostí 3,8 centimetru za rok. S využitím modelů, které určují, jak rychle se měsíce vzdalují od své planety, vytvořili vědci teorii, že ve složitých systémech s desítkami měsíců jako je ten u Saturnu, se ty vzdálenější měsíce (jako třeba Titan) vzdalují pomaleji než měsíce blíže k planetě. Důvodem měla být větší vzdálenost od těžiště planety a tím pádem slabší účinek gravitace. Na základě této teorie vědci vypočítali odhadovanou rychlost vzdalování Titanu od Saturnu – tato hodnota měla činit 0,1 centimetru za rok.

Tato teorie však vzala za své díky datům ze sondy Cassini, která ukončila provoz v září 2017. Z těchto údajů se ukázalo, že se Titan vzdaluje od Saturnu skoro 100× rychleji, než se čekalo – rychlostí 10,16 centimetru za rok. „Tento výsledek přináší nový a důležitý kousek skládačky do velmi aktivní diskuse o stáří Sluneční soustavy a toho, jak vznikaly měsíce,“ říká Valery Lainey, hlavní autor studie publikované letos v Nature Astronomy. Rychlost vzdalování Titanu byla vypočítána z radiových měření, která sonda Cassini pořídila v průběhu deseti let při deseti blízkých průletech mezi roky 2006 a 2016. Potvrzující data byla doplněna z pozice hvězd v pozadí snímků sondy Cassini, když sonda hledala pozici Titanu.

Snímek sondy Cassini zachycuje měsíc Titan při přechodu přes Saturn.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com/

„Použitím dvou absolutně odlišných datových sad jsme získali výsledky, které se shodují a také jsou ve shodě s Fullerovou teorií, která říká, že se Titan vzdaluje mnohem rychleji,“ říká Paolo Tortora z Boloňské univerzity, který je spoluautorem studie. Když nyní vědci znají přesnou rychlost vzdalování Titanu od Saturnu a také vědí, že se tento měsíc nachází 1,2 milionu kilometrů od plynné planety, objevují se spekulace, že tento měsíc vznikl mnohem blíže planetě, než se dříve očekávalo. Stejně tak se dá předpokládat, že se celý saturnův bohatý systém v průběhu věků rozptýlil do okolního prostoru rychleji, než se čekalo.

Oběžné dráhy 20 nejnověji objevených měsíců Saturnu.
Zdroj: https://scitechdaily.com/

Ale to není vše. Aktualizované údaje o rychlosti vzdalování poskytují potvrzení před čtyřmi roky definované teorie, kterou vyslovil teoretický astrofyzik Jim Fuller. Podle jeho teorie se vzdálenější měsíce v systémech bohatých na měsíce vzdalují od mateřské planety rychleji než měsíce vnitřní kvůli „odlišnému vzoru oběžných drah, který souvisí s kolébáním mateřské planety“. Když je planeta s mnoha měsíci natahována a zase uvolňována gravitačním tahem svých měsíců, může se začít kolébat či vrtět a část této energie se přenáší na vzdálenější měsíce v systému jako je Titan.

„Nová měření naznačují, že tento typ interakce mezi planetou a měsícem může být výraznější, než se čekalo. Zřejmě se tento systém uplatní i u jiných systémů včetně exoplanet mimo naši Soustavu, nebo dokonce u dvojhvězdných systémů, kde dvě hvězdy obíhají kolem společného středu,“ doplnil Fuller, který je dalším spoluautorem aktuální studie.

Výtrysky na Enceladu
Zdroj: http://www.esa.int

Stejně jako v případě Titanu pomohla 13 let dlouhá vědecká mise sondy Cassini odhalit další zajímavé informace o přítomnosti nových prvků na jiném měsíci – Enceladu. Sonda již krátce po svém příletu k Saturnu nasnímala velký výron materiálu z jižní polokoule Enceladu, který připomínal gejzír. Později se potvrdilo, že vyvržené ledové částice a vodní pára pochází z podpovrchového oceánu. Tento objev tehdy katapultoval Enceladus na vrcholné pozice seznamu těles ve Sluneční soustavě, kde by mohl (kromě Země samozřejmě) existovat život. Tento měsíc se také stal primárním cílem výzkumu Cassini při následujících průletech. Navíc po něm do budoucna pošilhává nejen NASA, ale i další agentury.

Nyní vědci využili data nasbíraná při mnoha průletech sondy Cassini kolem Enceladu a vytvořili detailní globální infračervenou mapu tohoto měsíce, o které jsme psali už před zhruba měsícem. Mapa přinesla důkaz geologické aktivity na severní polokouli. Kromě toho ukázala, že se na jižní polokouli u tzv. tygřích pruhů nachází geologicky mladší povrch. To vědce nepřekvapilo, protože vzhledem k přítomnosti gejzírů očekávali, že část vyvrženého materiálu dopadne zpět a pokryje povrch.

Vědce ale mnohem více zaujala skutečnost, že stejná spektrální data odkazující na mladý povrch, se jim ukázala i na severní polokouli. Objevily se proto úvahy o čerstvém materiálu, který pokryl led a o nedávné geologické aktivitě podobného typu, jaký známe z opačné strany tohoto měsíce. „Infračervená data nám ukazují, že povrch v okolí jižního pólu je mladý, což není překvapivé – věděli jsme, že tam dochází k vyvrhování ledového materiálu,“ říká Gabriel Tobie z univerzity ve francouzském Nantes, který se jakožto vědec podílí na analýze dat z přístroje Visible and Infrared Mapping Spectrometer, také je spoluautorem nové studie a dodává: „Díky těmto infračerveným očím můžeme cestovat zpět v čase a říct, že jedna oblast na severní polokouli vypadá mladší a že v geologickém měřítku času byla nedávno zřejmě aktivní.“

Možný princip, jak se organické látky dostanou do výtrysků.
Zdroj: https://www.nasa.gov

Nový objev geologického stáří oblasti na severní polokouli Enceladu není důležitý jen pro lepší pochopení evoluce tohoto měsíce, ale také pro nalezení příležitostí pro budoucí mise – ty by totiž mohly být zaměřené na hledání podstaty organických látek, které sonda Casini objevila na vyvržených ledových částicích. Už vloni vědci na materiálu vyvrženém z útrob Enceladu objevili nové organické látky – jakési předstupně pro vznik aminokyselin, což jsou základní stavební kameny života.

„Pokud jsou podmínky správné, mohly by tyto molekuly, které pochází z hlubokých oceánů Enceladu využívat stejnou reakční cestu, jakou známe ze Země,“ uvedl Nozair Khawaja z Free University v Berlíně a dodal: „Nevíme, zda jsou aminokyseliny pro mimozemský život potřebné, ale objevení molekul, které vytváří aminokyseliny, je důležitým kouskem skládačky.“ Výsledky ukazují, že organické látky jsou rozpuštěné v podpovrchovém oceánu Enceladu a následně dochází k jejich vypaření na hladině – molekuly kondenzují, mrznou a vytváří v popraskané kůře měsíce ledové zrníčka, která jsou následně vynesena ven výronem materiálu. „Tato studie ukazuje, že oceán na Enceladu obsahuje hojnost reaktivních stavebních bloků a je to další signál pro intenzivní výzkum obyvatelnosti Enceladu,“ říká spoluautor studie Frank Postberg.