Sudah hampir empat puluh tahun sejak Voyager 1 dan 2 misi mengunjungi sistem Saturnus. Ketika probe terbang oleh raksasa gas, mereka dapat menangkap beberapa gambar atmosfer planet yang menakjubkan, resolusi tinggi, banyak bulannya, dan sistem cincin ikoniknya. Selain itu, penyelidikan juga mengungkapkan bahwa Saturnus perlahan-lahan kehilangan cincinnya, pada tingkat yang akan membuat mereka hilang dalam sekitar 100 juta tahun.
Baru-baru ini, the Cassini pengorbit mengunjungi sistem Saturnus dan menghabiskan lebih dari 12 tahun mempelajari planet ini, bulan-bulannya dan sistem cincinnya. Dan menurut penelitian baru berdasarkan Cassini data, tampaknya Saturnus kehilangan cincinnya pada tingkat maksimum yang diprediksi oleh Voyager misi. Menurut penelitian tersebut, cincin Saturnus sedang melahap raksasa gas dengan kecepatan yang berarti mereka bisa hilang dalam waktu kurang dari 100 juta tahun.
Studi tersebut, yang baru-baru ini muncul di jurnal Icarus, dipimpin James O'Donoghue dari Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA dan termasuk anggota dari NASA Jet Propulsion Laboratory, Pusat Fisika Antariksa, Space Research Corporation, University of Leicester, dan University College London.
Menurut data yang diperoleh oleh Voyager Dalam penyelidikan di tahun 1980 dan 1981, partikel-partikel es dari cincin Saturnus ditarik oleh gravitasi planet setelah menjadi subjek medan magnet Saturnus - yang mengubahnya menjadi "hujan cincin" yang berdebu di atmosfer atas Saturnus. Tetapi seperti yang ditunjukkan James Donahue dalam siaran pers NASA baru-baru ini, situasinya mungkin lebih buruk daripada yang diduga sebelumnya:
“Kami memperkirakan bahwa 'hujan cincin' ini mengeringkan sejumlah produk air yang dapat mengisi kolam renang berukuran Olimpiade dari cincin Saturnus dalam waktu setengah jam. Dari ini saja, seluruh sistem cincin akan hilang dalam 300 juta tahun, tetapi ditambah dengan ini bahan cincin Cassini-pesawat ruang angkasa yang terdeteksi jatuh ke ekuator Saturnus, dan cincin-cincin itu memiliki waktu hidup kurang dari 100 juta tahun. Ini relatif singkat, dibandingkan dengan usia Saturnus lebih dari 4 miliar tahun. "
Cassini mempelajari hilangnya bahan cincin Saturnus sebagai bagian dari Grande Finale-nya, tempat pesawat ruang angkasa itu menghabiskan bahan bakar yang tersisa untuk melakukan 22 orbit antara Saturnus dan cincinnya. Ini adalah pencapaian yang penting, karena pesawat Cassini pergi ke tempat di mana tidak ada pesawat ruang angkasa yang berani pergi dan bahkan tidak dirancang untuk terbang di lingkungan ini.
Namun, Cassini dapat memperoleh informasi yang mengkonfirmasi apa Voyager Probe mengamati beberapa dekade yang lalu, serta menjawab misteri kuno tentang cincin Saturnus. Pada dasarnya, para ilmuwan telah lama bertanya-tanya apakah Saturnus terbentuk dengan cincinnya atau mendapatkannya di kemudian hari. Penelitian baru ini menunjukkan bahwa kemungkinan skenario terakhir, dan Saturnus memperolehnya relatif baru dalam sejarahnya.
Menurut penelitian mereka, O'Donahue dan rekan-rekannya memperkirakan bahwa sistem cincin Saturnus tidak mungkin lebih tua dari 100 juta tahun, karena akan membutuhkan waktu yang lama untuk cincin-C untuk berubah dari menjadi sama padatnya dengan cincin-B menjadi apa hari ini. Dalam hal ini, O'Donoghue menjelaskan, manusia beruntung berada di sekitar pada saat cincin itu masih ada:
“Kami beruntung dapat melihat sistem cincin Saturnus, yang tampaknya berada di tengah masa pakainya. Namun, jika cincin bersifat sementara, mungkin kita hanya melewatkan melihat sistem cincin raksasa Jupiter, Uranus dan Neptunus, yang hanya memiliki ikal tipis hari ini! "
Seperti dicatat, petunjuk pertama "hujan cincin" berasal dari Voyager misi, yang dihasilkan dari pengamatan terhadap apa yang dianggap sebagai tiga fenomena yang tidak terkait. Ini termasuk variasi dalam ionosfer bermuatan listrik Saturnus, variasi kerapatan dalam cincin Saturnus, dan pita gelap sempit yang mengelilingi pertengahan lintang utara planet-planet.
Pada tahun 1986, Jack Connerney - seorang peneliti dari Goddard Space Center NASA dan rekan penulis pada studi baru-baru ini - menerbitkan sebuah makalah penelitian yang menghubungkan pita-pita gelap ini dengan bentuk medan magnet Saturnus. Singkatnya, ia mengusulkan bahwa partikel es bermuatan listrik dari cincin Saturnus mengalir ke bawah garis medan magnet yang tak terlihat dan diendapkan sebagai air di atmosfer bagian atas Saturnus.
Partikel-partikel ini, menurut Connerney, menjadi bermuatan listrik baik oleh radiasi UV dari Matahari atau oleh awan plasma yang disebabkan oleh mikrometeoroid yang membombardir cincin. Setelah itu terjadi, partikel-partikel akan merasakan tarikan medan magnet Saturnus dan akan tertarik oleh gravitasi Saturnus di sepanjang garis medan yang akan menyimpannya di atmosfer bagian atas.
Partikel-partikel es ini kemudian akan menguap dan berinteraksi secara kimia dengan ionosfer Saturnus, yang akan memiliki efek menghilangkan kabut di stratosfer. Area-area ini akan tampak lebih gelap dalam cahaya yang dipantulkan, sehingga menciptakan penampilan pita-pita gelap di atmosfer Saturnus. Hasil lain adalah peningkatan umur dalam partikel bermuatan listrik yang dikenal sebagai ion H3 + (yang terdiri dari tiga proton dan dua pemilihan).
Kehadiran ion-ion ini adalah bagaimana O'Donoghue dan timnya dapat mengkonfirmasi teori Connerney. Menggunakan Teleskop Keck, tim dapat mengamati ion-ion ini di belahan utara dan selatan Saturnus berkat cara mereka bersinar dalam spektrum inframerah (yang terjadi ketika mereka berinteraksi dengan sinar matahari). Pita-pita ini diamati di titik-titik di mana garis-garis medan magnet yang memotong bidang cincin memasuki planet.
Mereka kemudian menganalisis cahaya untuk menentukan jumlah hujan yang berinteraksi dengan ionosfer Saturnus, yang akan menunjukkan berapa banyak partikel partikel es yang ditarik dari cincin Saturnus. Apa yang mereka temukan adalah bahwa itu sesuai dengan nilai-nilai tinggi yang diperoleh Connerney dan rekan-rekannya dalam studi tahun 1986 mereka.
Tim ini juga menemukan pita cahaya pada garis lintang yang lebih tinggi di belahan bumi selatan, yang kebetulan merupakan tempat di mana medan magnet Saturnus bersinggungan dengan orbit Enceladus. Untuk beberapa waktu, para astronom telah mengetahui bahwa geyser yang secara berkala meletus dari wilayah kutub selatan Enceladus (yang merupakan hasil dari aktivitas geologis di pedalaman) bertanggung jawab untuk mengisi ulang cincin-E Saturnus.
Temuan terbaru ini akan menunjukkan bahwa beberapa partikel es yang dipancarkan Enceladus juga menghujani Saturnus, yang juga berkontribusi pada pita-pita gelap planet ini. Seperti yang ditunjukkan Connerney:
"Itu tidak mengejutkan. Kami mengidentifikasi Enceladus dan E-ring sebagai sumber air yang banyak juga, berdasarkan pita hitam sempit lain dalam gambar Voyager yang lama. ”
Ke depan, tim ingin melihat bagaimana cincin hujan berubah sebagai akibat dari perubahan musiman di Saturnus. Periode orbit Saturnus, yaitu 29,4 tahun, menyebabkan cincinnya terpapar ke berbagai tingkat sinar matahari. Karena paparan sinar UV mengisi butiran es di cincin dan menyebabkan mereka berinteraksi dengan medan magnet Saturnus, berbagai tingkat paparan harus memiliki dampak langsung pada jumlah hujan cincin di atmosfer atas.
Temuan ini, yang menyebabkan para ilmuwan memikirkan kembali asumsi mereka yang sebelumnya dipegang tentang sistem Saturnus, hanyalah penemuan terbaru yang datang dari Cassini misi. Meskipun pengorbit mengakhiri misinya dua tahun yang lalu dengan menabrak atmosfer Saturnus, data yang telah dikirim kembali masih menantang beberapa teori lama tentang Saturnus sementara mengonfirmasi yang lain.
Pastikan untuk melihat animasi cincin Saturnus yang menghilang ini, milik NASA Goddard Space Center:
