Вісь обертання Сатурна, так само як і Земна, нахилені відносно площини орбіти руху навколо Сонця. Під час руху по своїй орбіті, рік на Сатурні дорівнює 29 земних років, сонячні промені переміщаються по тілу планети з півночі на південь і з її кілець, а потім і з півдня на північ. Зміна кількості падаючого світла істотно змінює температуру кілець, які в основному створені з трильйонів крижаних часток. Під час рівнодення, яке тривало лише кілька днів, в кільцях з'явилися незвичайні тіні і хвилясті структури.
Дослідники детально вивчили дані, які були зібрані інфрачервоним спектрометром «Кассіні» в області дат поруч з рівноденням. По суті інструмент зафіксував температуру охолоджуються кілець. Потім дослідники порівняли ці температурні дані з комп'ютерними моделями, які намагаються описати властивості частинок кілець в близькому до них масштабі. Те, що в результаті було виявлено, було дуже спантеличує. Практично для всієї області поширення сатурнианской кілець моделі правильно передбачали те, як кільця повинні охолоджуватися, коли вони потрапляють в тінь. Але одна велика секція найбільш віддаленого з усіх великих кілець, яке відоме під літерою A, мала набагато вищу температуру, ніж передбачали моделі. На графіку цей температурний пік був особливо добре помітний в середині кільця.
Щоб спробувати хоч трохи наблизитися до цього цікавого явища, Морішіма і його колеги виконали докладне дослідження того, як складові частини кілець при різному складі нагрілися і охололи протягом сезонних змін на Сатурні. Попередні дослідження, засновані на даних «Кассіні», показали, що крижані складові кілець, які розташовані в зовнішніх регіонах, мають пухку структуру, подібну свіжому снігу. Цей зовнішній матеріал, названий реголіт, був створений протягом довгого часу, у міру того, ка до до рошечние частинки впливали на поверхню кожного об'єкта кілець. У зв'язку з цим дослідники зробили найкраще на сьогоднішній день пояснення дивного температурного поведінки: підвищена температура під час рівнодення фіксується в тих областях, в яких кільця складені з об'єктів протяжністю не менше метра, які складені головним чином з твердого льоду з незначним тонким шаром реголіту.
«Висока концентрація щільних, твердих крижаних каменів в цій області кілець Сатурна, дуже несподівана для нас. До сих пір ми вважали, що складові елементи кілець зазвичай перемішуються і рівномірно розподіляються по системі приблизно за 100 мільйонів років », - продовжує Морішіма.
Накопичення щільних кільцевих частинок в цій області передбачає, що якийсь процес міг помістити ці об'єкти сюди в недавньому геологічному минулому. Або частки могли бути заблоковані в цьому місці якимось іншим чином. Дослідники вже розробили кілька теорій можливого розвитку подій. У цьому регіоні колись міг існувати супутник Сатурна, але не далі ніж сто мільйонів років тому він був зруйнований, можливо, через гігантський удару. Якщо це так, то у цих осколків просто не було достатньо часу, щоб розподілитися рівномірно усюди по кільцю A. За альтернативної версії деякі великі об'єкти кільця могли перетягувати за собою щільні, крижані частки, а потім вони могли розсіятися в спостережуваному місці під дією сильної гравітації Сатурна і його основних супутників.
«Насправді цей несподіваний результат дуже захоплює нас, оскільки він передбачає, що середина кільця A Сатурна може бути молодше, ніж інша частина кілець. Решта областей можуть бути настільки ж старими, як сам Сатурн ". - Лінда Спілкер, координатор проекту «Кассіні« в Лабораторії реактивного руху НАСА.
Сатурн рівнодення. Джерело: NASA / JPL / Space Science Institute
опис знімка
На цьому знімку показано одне з незліченних рівнодення Сатурна, які відбулися за багато сотень мільйонів років існування планети. Але це вперше спостерігав рукотворний космічний апарат «Кассіні». Якщо дивитися з Землі, то під час рівнодення Сатурна дуже важко отримати інформацію про його кільцях. Але, перебуваючи на орбіті Сатурна, "Кассіні" не має обмеженістю зору. Спираючись на представлене зображення, апарат розташувався на 20 градусів вище площині системи кілець. Апарат в цілому зробив 75 почергових кадрів, з яких потім була складена ця мозаїка. на якій показаний Сатурн, його кільця і кілька супутників. Мозаїка складена лише через півтора дня після рівнодення, коли диск Сонця все ще майже точно висвітлював екватор планети.
Як вже говорилося вище, таке особливе геометричне положення сонячних променів, що супроводжує рівнодення, значно затемнює кільця і змушує структури, що виділяються з них, виглядати аномально яскравими і кидати тіні крізь кільця. Така ситуація можлива тільки протягом декількох місяців до і після рівнодення, яке відбувається тільки один раз за 15 земних років. Також. завдяки рівнодення, протяжні кільця Сатурна кидають дуже вузьку, стислу тінь на планету.
Робота по по отриманню зображень, з яких складена мозаїка, проходила протягом восьми годин, а самі кадри був дуже сильно оброблені вже на Землі перед об'єднанням. Це було необхідно, щоб на підсумковому знімку не було швів, за якими склеювалися кадри, також були прибрані світлові артефакти, що виникають в результаті переотражения світла вже всередині оптичної системи камери. Є і ще одна проблема: ті кільця, які знаходяться прямо перед областю Сатурна, освітленій Сонцем, значно яскравіше інших областей, оскільки через відсутність сонячного світла вони висвітлюються тільки переотражённим від планети випромінюванням. Це дуже добре видно в лівій частині знімка, тут кільця виглядають яскравіше. У зв'язку з цим без комп'ютерної обробки кільця просто не були б видно на зображеннях. Щоб поліпшити їх видимість, у темній (правої) половини кілець була збільшена яскравість приблизно в три рази, а потім, яскравість всієї кільцевої системи була збільшена в 20 разів відносно загальної яскравості Сатурна. Таким чином, права частина в 60 разів. а ліва в 20 разів яскравіше, ніж є насправді.
Тепер про супутниках. Янус, діаметр якого дорівнює 179 кілометра. розташований зліва нижче кілець. Епіметей має діаметр 113 кілометрів і розташувався в середині під кільцями. Супутник Пандора має діаметр 81 кілометр і його можна побачити при сильному наближенні за системою кілець справа. Маленький супутник Атлас має в діаметрі всього 30 кілометрів і видно всередині кільця F справа. Яскравість цих супутників була так само збільшена приблизно в 30 - 60 разів.