Saturnuszonnewende: Cassini krijgt 'Ringside Seat' voor dramatische seizoensveranderingen

Het Cassini-ruimtevaartuig in Saturnus waakte woensdag (24 mei) over de zonnewende van de geringde planeet en bereikte het hoofddoel van zijn tweede uitgebreide missie. Een zonnewende vindt plaats op Saturn ongeveer elke 15 aardse jaren als de seizoenen veranderen.

Cassini kwam in 2004 aan bij Saturnus en het ruimtevaartuig voltooide zijn primaire missie om de planeet, de ringen en de manen ervan in 2008 te bestuderen. De eerste uitgebreide missie, die duurde tot 2010, was om het systeem te observeren tijdens de equinox van de planeet, toen de zon slaat de ringen aan de rand en de dagen zijn even lang aan de noord- en zuidpolen. Het doel van zijn tweede uitgebreide missie - een zevenjarenplan genaamd de Solstice Mission - was om helemaal tot aan de zomerzonnewende van de noordpool te observeren (wanneer de dagen het langst zijn op de noordpool van Saturnus en het kortst bij de zuidpool van de planeet) en onderzoek de seizoensveranderingen van het systeem.

"Tijdens de Solstice Mission van Cassini zijn we getuige geweest van een heel seizoen bij Saturn, van dichtbij," zegt Linda Spilker, projectwetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Californië, in een verklaring. "Het Saturn-systeem ondergaat dramatische overgangen van winter naar zomer, en dankzij Cassini hadden we een stoel bij de eerste rang." [Epic Cassini Mission to Saturn Awesome behandeling]

Tijdens de Solstice-missie keken onderzoekers naar een enorme storm die de aarde omcirkelde en verspreidde in de loop van zeven maanden. Ze keken naar de zeshoekige straal die de noordpool van Saturnus omringde van blauw naar geel (met uitzondering van het midden) in de loop van de bron van het noordelijk halfrond.

Cassini-gegevens suggereren dat het verhoogde zonlicht interageert met verbindingen in de bovenste atmosfeer om deeltjes te vormen die fotochemische aërosolen worden genoemd, die zich ophopen in een geelachtige waas. Het eigenlijke centrum kan om twee redenen blauw blijven, aldus onderzoekers in een afbeeldingstekst: het is niet blootgesteld aan zonlicht zolang de gebieden eromheen, omdat het zich helemaal bovenaan de planeet bevindt, of de circulatie in het wervelende vortex trekt de verbindingen naar beneden.

Cassini zag de seizoensveranderingen plotseling over de planeet komen op basis van de breedtegraad, in plaats van geleidelijk, zeiden de onderzoekers.

"Uiteindelijk ondergaat een heel halfrond veranderingen, maar het komt daar door deze sprongen op specifieke breedtegraden op verschillende tijdstippen in het seizoen," zei Robert West, een lid van Cassini's imaging-team bij JPL, in de verklaring.

Het intense zonlicht van de zonnewende verwarmde de ringen van Saturnus, waardoor Cassini's instrumenten de samenstelling van ringdeeltjes beter konden onderzoeken en de manier waarop ze samenklonteren. De oriëntatie van de planeet in vergelijking met de zon en de aarde, met de ringen maximaal getrapt in de richting van de aarde, betekende ook dat Cassini gemakkelijk een radiosignaal door het dichtste deel van de ringen kon sturen om te onderzoeken, volgens de verklaring.

Op de grootste maan van Saturnus, Titan, verschoven methaan-stormwolken van 2004 naar 2010 vanuit het zuiden naar de evenaar van de maan. Hun overeenkomstige verschuiving naar het noorden toen de zonnewende naderde was verrassend langzaam; volgens de verklaring hadden cloudmodellen verwacht dat de activiteit jaren eerder zou plaatsvinden.

Maar wat actie was plotseling: in 2013, waas en traceer koolwaterstoffen die voorheen alleen in het noorden werden gevonden, plotseling in het zuiden van de Titan, wat aangeeft dat de atmosferische circulatie van richting veranderde vanwege de veranderende blootstelling aan de zon, aldus de verklaring.

"Waarnemingen van hoe de locaties van cloudactiviteit veranderen en hoe lang dergelijke veranderingen duren, geven ons belangrijke informatie over de werking van de atmosfeer van Titan en ook het oppervlak, aangezien regen en windpatronen met de seizoenen veranderen," Elizabeth Turtle, een onderzoeker bij Cassini's beeldvormingsteam bij het Applied Physics Laboratory van Johns Hopkins University in Maryland, zei in de verklaring.

En op Saturnusmaan Enceladus, die een ondergrondse oceaan herbergt en geisers van materiaal uit zijn pluimen blaast, was de belangrijkste seizoensverandering de overgang van het zuidelijk halfrond naar winter duisternis. Met deze wijziging kan Cassini de temperatuur van de maan gemakkelijker bewaken, om de intrigerende maan te onderzoeken.

Cassini bevindt zich in het midden van de "Grand Finale" fase van zijn missie, waarbij hij herhaaldelijk tussen Saturnus en zijn ringen duikt om de planeet beter dan ooit tevoren te onderzoeken. Zodra het klaar is om de planeet te zien door de wisseling van seizoenen en zijn manen, ringen en oppervlak zo diep mogelijk in kaart te brengen, zal Cassini zich op 15 september in de atmosfeer van Saturnus storten. De missie is een samenwerking tussen NASA, de European Space Agency en de Italiaanse Space Agency.