مما لا شك فيه، من بين عجائب النظام الشمسي، تبرز حلقات زحل الملائكية باعتبارها من العجائب المفضلة لدى المعجبين. وفي عام 1997، وعينها على الجائزة، شرعت المركبة الفضائية كاسيني في رحلة مدتها سبع سنوات إلى زحل في مهمة إجراء المسح الأكثر صرامة على الإطلاق للكوكب وأقماره، وبالطبع تلك الحلقات المذهلة.
قبل أن تغوص المركبة الفضائية في الغلاف الجوي لزحل في عام 2017، حلقت كاسيني مرارًا وتكرارًا بين الكوكب وحلقاته أثناء جمع وفرة من البيانات. الآن، باستخدام تلك البيانات التي تم التقاطها بواسطة مسبار لانجميور الموجود على متن المركبة، وقد قياس علماء الكواكب العمق البصري لحلقات زحل، ولو بطريقة غير تقليدية. يتعلق الأمر بكسوف الشمس الذي “شاهدته” المركبة الفضائية أثناء رحلتها. وإليك ما يعنيه ذلك.
أولاً، من المهم معرفة أن العمق البصري للمادة يرتبط بمدى انتقال الضوء عبر تلك المادة قبل أن يتم امتصاصه أو تشتيته. يرتبط العمق البصري أيضًا بمدى شفافية الجسم.
متعلق ب: حلقات زحل تتألق في صورة تلسكوب جيمس ويب الفضائي لعملاق الغاز
كاسيني، خسف
دكتوراه. أدرك الطالب جورج زيستوريس من جامعة لانكستر أنه من الممكن أن تكون هناك علاقة بين أحداث “كسوف الشمس” التي شهدتها المركبة الفضائية، في إشارة إلى وقت تحرك المسبار إلى الظل خلف زحل أو حلقاته، والعمق البصري للحلقات. إذا كان هذا صحيحًا، فإن شفافية حلقات زحل ستكون موجودة بشكل مباشر في بيانات كاسيني.
كتب مؤلفو الدراسة: “نحن نستخدم جميع كسوفات الشمس المتاحة كما يمكن رؤيتها من كاسيني إما عن طريق زحل أو حلقاته، وهي الفترات التي تذهب فيها كاسيني إلى ظل زحل أو حلقاته”.
كان من المعروف بالفعل أن مسبار لانجميور الموجود على متن كاسيني كان عبارة عن أداة مصممة لقياس البلازما الباردة – وهي خليط من الأيونات والإلكترونات منخفضة الطاقة – في الغلاف المغناطيسي لكوكب زحل. ولكن نظرًا لأن المسبار نفسه كان معدنيًا في تركيبه، فعندما كانت كاسيني في ضوء الشمس، وفرت الأشعة طاقة كافية لمادة المسبار لإطلاق بعض الإلكترونات في عملية تُعرف باسم التأثير الكهروضوئي. لذلك، لم يكن المسبار يكتشف الإلكترونات من الغلاف المغناطيسي فحسب، بل كان يكتشف أيضًا الإلكترونات الناتجة عن اصطدام الشمس بجسمها المعدني.
وهكذا سجل المسبار تغيرات كبيرة في كثافة بيانات الإلكترون أثناء تحركه داخل وخارج ظل الكوكب وحلقاته. وأدرك Xystouris أن هذه التغييرات ستكون مرتبطة بكمية ضوء الشمس التي تتحرك عبر كل حلقة من حلقات زحل، مما سيسمح له بحساب العمق البصري للحلقات بشكل عكسي.
“في النهاية، وباستخدام خصائص المادة التي صنع منها مسبار لانجميور، ومدى سطوع الشمس في جوار زحل، تمكنا من حساب التغير في عدد الإلكترونات الضوئية لكل حلقة، وحساب العمق البصري لحلقات زحل.” قال في بيان.
قصص ذات الصلة:
– حلقات زحل أصغر سناً بكثير مما كنا نظن
– يمكن للمركبة الفضائية كاسيني الميتة أن تحل لغز الغلاف الجوي الحار لكوكب زحل
– أعظم نتائج كاسيني: أفضل صور المركبة الفضائية لزحل
“لقد استخدمنا أداة تستخدم بشكل أساسي لقياسات البلازما لقياس سمة كوكبية، وهو استخدام فريد لمسبار لانجميور، وقد اتفقت نتائجنا مع الدراسات التي استخدمت أجهزة تصوير عالية الدقة لقياس شفافية الحلقات”. وأضاف.
في حين أن الحلقات الرئيسية لزحل تمتد إلى 140 ألف كيلومتر (حوالي 87 ألف ميل) من الكوكب، وجد الفريق أن الحد الأقصى لسمك الحلقات يصل إلى كيلومتر واحد فقط. ومن المقرر أيضًا أن تختفي الحلقات المميزة عن الأرض بحلول عام 2025، حيث تميل نحونا مرة أخرى في المرحلة التالية من مدار زحل الذي يبلغ 29 عامًا. لكن لا تقلق، فهي لن تغيب عن تلسكوبات مراقبي النجوم لفترة طويلة. يجب أن يغيبوا لبضعة أشهر فقط.
ونشر البحث في سبتمبر في المجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.