Saturn obstreľuje svoje okolie prachom

  • Marcel Škreka | 25 November 2011
    Slnečná sústava
Prachové častice v okolí Saturna sa správajú neobvykle. Namiesto toho, aby k nemu boli gravitačne priťahované, prúdia radiálne od planéty rýchlosťami presahujúcimi 100 km/s. Vedci zistili, že prachové prúdy vznikajú pôsobením slnečného vetra a magnetického poľa Saturna na prachové častice nachádzajúce sa blízkosti planéty.

Výskum prachových prúdov pri Saturne a Jupiteri priniesol nové informácie o zdrojoch prachu, ako aj jeho interakciách s elektrónmi, iónmi a neutrálnymi atómami, v ktorých je elektricky nabitý prach ponorený. Takúto zmes astronómovia nazvali prachovou plazmou.
 
Celé sa to začalo v roku 1992, keď detektor prachu na sonde Ulysses zachytil prachové častice prúdiace od Jupitera. Neskôr ich identifikovali aj sondy Galileo a Cassini.

Výsledky pozorovania sú proti sedliackemu rozumu, lebo normálne by sme očakávali, že prach bude gravitačne priťahované k planéte. Častice s rozmerom 1/100 000 priemeru ľudského vlasu (10 atómov) sú slnečným vetrom urýchľované na rýchlosti 100 násobku rýchlosti vystreleného náboja.

Na namodelovanie procesu produkujúceho prachové prúdy použili vedci dáta získané počas prvých troch obletov sondy Cassini okolo Saturna. Zistili, že nepatrné prachové častice musia najprv získať elektrický náboj a potom ich slnečný vietor odvieva pozdĺž magnetických siločiar planéty a medziplanetárneho magnetického poľa. Elektromagnetické sily pôsobiace na prach mnohonásobne prevyšujú gravitačné a ovládajú jeho pohyb.

U Jupitera je zdrojom prachu vulkanizmus na mesiaci Io. Prach pri Saturne je zložený na kovy chudobných kremičitanov. Produkovať ho môžu zrážky meteoroidov s mesiacmi a prstencami Saturna. Prachové častice získavajú elektrický náboj fotoelektrickým javom za pomoci slnečného UV žiarenia a prenosom z častíc slnečného vetra.

Rotácia magnetického poľa Saturna vytvára elektrické pole smerujúce radiálne od planéty, ktoré odnáša nabité častice do medziplanetárneho priestoru. Medziplanetárne magnetické pole "vmrznuté" do slnečného vetra urýchľuje častice na vysoké rýchlosti, ktoré zaznamenali prístroje na sonde. Dôkaz o správnosti takejto interpretácie je v zmenách smeru prúdu prachových častíc v závislosti od zmeny orientácie medziplanetárneho magnetického poľa, ktoré súvisí s rotáciou Slnka.

Okrem rýchlych prachových častíc zaznamenali prístroje na sonde Cassini slabé nárazy prichádzajúce zo smeru Saturna. Ich počet sa menil so vzdialenosťou sondy k planéte. Vedci si myslia, že ich môžu spôsobovať ešte neurýchlené častice. Simulácie naznačujú, že ich zdrojom je prstenec E, za ktorého existenciu môže mesiac Enceladus. Medzi týmito časticami sú aj neutrálne a nabité atómy a molekuly, napr. O2, OH, H2O.

Objav prachových prúdov pomohol osvetliť nový mechanizmus urýchľovania prachových častíc v prachovej plazme. Táto oblasť vedy si vyžaduje zvláštnu pozornosť. Ak sa prachová plazma nájde v oblastiach vzniku hviezd, získané výsledky poskytnú nový pohľad do procesu formovania sa hviezd a planét.