Sudah hampir empat puluh tahun sejak Pelayaran 1 dan 2 misi melawat sistem Saturnus. Ketika probe terbang oleh raksasa gas, mereka dapat menangkap beberapa gambar resolusi tinggi dari atmosfer planet, bulan yang banyak, dan sistem cincin ikoniknya. Di samping itu, penyelidikan juga menunjukkan bahawa Saturnus perlahan-lahan kehilangan cincinnya, pada kadar yang akan menyebabkannya hilang dalam masa sekitar 100 juta tahun.
Baru-baru ini, Cassini orbiter mengunjungi sistem Saturnus dan menghabiskan lebih dari 12 tahun untuk mengkaji planet ini, bulan dan sistem cincinnya. Dan menurut penyelidikan baru berdasarkan Cassini's data, nampaknya Saturnus kehilangan cincin pada kadar maksimum yang diramalkan oleh Pelayaran misi. Menurut kajian itu, cincin Saturnus dilancarkan oleh gergasi gas pada kadar yang bermaksud bahawa mereka dapat hilang dalam waktu kurang dari 100 juta tahun.
Kajian itu, yang baru-baru ini muncul dalam jurnal Icarus, diketuai James O'Donoghue dari Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA dan termasuk anggota dari Makmal Jet Propulsion NASA, Pusat Fizik Angkasa, Perbadanan Penyelidikan Angkasa, University of Leicester, dan University College London.
Menurut data yang diperoleh oleh Pelayaran pada tahun 1980 dan 1981, zarah-zarah berais dari cincin Saturnus ditarik oleh graviti planet setelah menjadi subjek medan magnet Saturnus - yang menjadikannya menjadi "hujan cincin" yang berdebu di atmosfer atas Saturnus. Tetapi seperti yang ditunjukkan oleh James Donahue dalam siaran akhbar NASA baru-baru ini, keadaannya mungkin lebih buruk daripada yang disyaki:
"Kami menganggarkan bahawa 'hujan cincin' ini mengeringkan sejumlah produk air yang dapat mengisi kolam renang berukuran Olimpik dari cincin Saturnus dalam setengah jam. Dari ini sahaja, seluruh sistem cincin akan hilang dalam 300 juta tahun, tetapi menambah ini, cincin-bahan kapal angkasa Cassini yang diukur jatuh ke khatulistiwa Saturnus, dan cincin itu mempunyai masa kurang dari 100 juta tahun untuk hidup. Ini agak pendek, berbanding usia Saturnus lebih dari 4 bilion tahun. "
Cassini mengkaji kehilangan bahan cincin Saturnus sebagai sebahagian dari Grande Finale, di mana kapal angkasa menghabiskan baki bahan bakarnya dengan melakukan 22 orbit antara Saturnus dan cincinnya. Ini adalah pencapaian penting, kerana kapal Cassini pergi ke mana kapal angkasa tidak pernah berani pergi dan bahkan tidak dirancang untuk terbang di persekitaran ini.
Walaupun begitu, Cassini dapat memperoleh maklumat yang mengesahkan apa Pelayaran siasatan yang diperhatikan beberapa dekad yang lalu, serta menjawab misteri kuno mengenai cincin Saturnus. Pada dasarnya, para saintis telah lama bertanya-tanya apakah Saturnus terbentuk dengan cincinnya atau memperolehnya di kemudian hari. Penyelidikan baru ini menunjukkan bahawa kemungkinan senario terakhir, dan bahawa Saturnus memperolehnya dalam sejarahnya.
Menurut kajian mereka, O'Donahue dan rakan-rakannya menganggarkan bahawa sistem cincin Saturnus tidak mungkin lebih tua dari 100 juta tahun, kerana C-ring akan mengambil masa yang lama untuk menjadi tidak terlalu padat seperti cincin-B ke apa sekarang ini. Dalam hal ini, O'Donoghue menjelaskan, manusia beruntung berada di sekitar ketika cincin masih ada:
"Kami beruntung dapat melihat sistem cincin Saturnus, yang sepertinya berada di pertengahan seumur hidupnya. Namun, jika cincin bersifat sementara, mungkin kita terlepas melihat sistem cincin gergasi Musytari, Uranus dan Neptunus, yang hanya mempunyai cincin kecil hari ini! "
Seperti disebutkan, petunjuk pertama "hujan cincin" berasal dari Pelayaran misi, yang dihasilkan dari pemerhatian terhadap apa yang dianggap tiga fenomena yang tidak berkaitan. Ini termasuk variasi dalam ionosfera bermuatan elektrik Saturnus, variasi ketumpatan pada cincin Saturnus, dan jalur gelap sempit yang mengelilingi garis lintang tengah utara planet.
Pada tahun 1986, Jack Connerney - seorang penyelidik dari Pusat Angkasa Goddard NASA dan pengarang bersama kajian baru-baru ini - menerbitkan makalah penyelidikan yang menghubungkan jalur gelap ini dengan bentuk medan magnet Saturnus. Singkatnya, dia mencadangkan agar partikel ais bermuatan elektrik dari cincin Saturnus mengalir ke garis medan magnet yang tidak dapat dilihat dan disimpan sebagai air di atmosfer atas Saturnus.
Zarah-zarah ini, menurut Connerney, dikenakan secara elektrik sama ada oleh sinaran UV dari Matahari atau oleh awan plasma yang disebabkan oleh mikometeoroid yang membombardir cincin. Setelah itu berlaku, zarah-zarah akan merasakan tarikan medan magnet Saturnus dan akan ditarik oleh gravitasi Saturnus di sepanjang garis medan yang akan mendapannya di atmosfera atas.
Zarah-zarah ais ini kemudian akan menguap dan berinteraksi secara kimia dengan ionosfera Saturnus, yang akan membawa kesan membersihkan jerebu di stratosfera. Kawasan-kawasan ini akan kelihatan lebih gelap dalam cahaya yang dipantulkan, sehingga mewujudkan penampilan tali gelap di atmosfer Saturnus. Hasil lain adalah peningkatan jangka hayat zarah-zarah bermuatan elektrik yang dikenali sebagai ion H3 + (yang terdiri dari tiga proton dan dua pilihan raya).
Kehadiran ion ini adalah bagaimana O'Donoghue dan pasukannya dapat mengesahkan teori Connerney. Dengan menggunakan Keck Telescope, pasukan dapat memerhatikan ion-ion ini di hemisfera utara dan selatan Saturnus berkat cara mereka bersinar dalam spektrum inframerah (yang berlaku ketika mereka berinteraksi dengan cahaya matahari). Pita-pita ini diperhatikan di tempat-tempat di mana garis medan magnet yang melintasi bidang cincin memasuki planet ini.
Mereka kemudian menganalisis cahaya untuk menentukan jumlah hujan yang berinteraksi dengan ionosfera Saturnus, yang akan menunjukkan berapa banyak cara zarah ais ditarik dari cincin Saturnus. Apa yang mereka dapati adalah sesuai dengan nilai tinggi yang diperoleh oleh Connerney dan rakan-rakannya dalam kajian mereka pada tahun 1986.
Pasukan ini juga menemui sebuah band yang bersinar pada garis lintang yang lebih tinggi di hemisfera selatan, yang kebetulan merupakan tempat di mana medan magnet Saturnus bersilang dengan orbit Enceladus. Untuk beberapa waktu, para astronom telah mengetahui bahawa geyser yang secara berkala meletus dari wilayah kutub selatan Enceladus (yang merupakan hasil aktiviti geologi di pedalaman) bertanggung jawab untuk mengisi semula cincin E Saturnus.
Penemuan terbaru ini menunjukkan bahawa sebilangan zarah es yang dikeluarkan Enceladus juga turun ke Saturnus, yang juga menyumbang pada jalur gelap planet ini. Seperti yang dinyatakan oleh Connerney:
"Itu bukan kejutan sepenuhnya. Kami mengenal pasti Enceladus dan E-ring sebagai sumber air yang banyak juga, berdasarkan jalur gelap yang sempit dalam gambar Voyager lama itu. "
Ke depan, pasukan ingin melihat bagaimana hujan cincin berubah akibat perubahan musim di Zuhal. Tempoh orbit Saturnus, iaitu 29,4 tahun, menyebabkan cincinnya terdedah kepada pelbagai tahap cahaya matahari. Oleh kerana pendedahan cahaya UV mengenakan butiran ais di gelang dan menyebabkannya berinteraksi dengan medan magnet Saturnus, tahap pendedahan yang berbeza harus memberi kesan langsung kepada kuantiti hujan cincin di atmosfera atas.
Penemuan ini, yang menyebabkan para saintis memikirkan semula anggapan mereka yang sebelumnya ada mengenai sistem Saturnus, hanyalah penemuan terbaru yang datang dari Cassini misi. Walaupun pengorbit mengakhiri misinya dua tahun yang lalu dengan menabrak atmosfer Saturnus, data yang dihantarnya masih mencabar beberapa teori lama mengenai Saturnus sambil mengesahkan yang lain.
Pastikan untuk melihat animasi cincin Saturnus yang hilang ini, milik Pusat Angkasa Goddard NASA:
