Periplu printre inele

"Stapinul inelelor" Saturn, sau "planeta cu inele", cunoscuta ca atare chiar si de catre prescolari, ne fascineaza nu numai cu spectacolul oferit prin luneta, ci si prin insasi prezenta sa, maiestoasa si ratacitoare, printre stele.

Cunoscut inca din cele mai vechi timpuri, atribuindu-i-se puteri si influente zodiacale specifice, alchimistii asociindu-l cu plumbul, iar botanistii cu simbolul pentru pomi si arbusti, Saturn, care din punct de vedere mitologic era zeul agriculturii, a devenit cu adevarat o "bijuterie", cind a fost pusa in evidenta existenta inelelor sale.

Ca marime, Saturn este, dupa Jupiter, a doua planeta a Sistemului solar, avind raza de 60.000 kilometri (9,41 raze terestre) si masa egala cu 95,2 mase terestre. Perioada de rotatie in jurul axei sale creste cu latitudinea, fiind cuprinsa intre 10h 14m la ecuator si 10h 39m la poli. Din cauza rotatiei rapide, planeta are o turtire mare, de 1/10.

Perioada revolutiei siderale este de 29,46 ani, iar cea a revolutiei sinodice, de 378,09 zile (adica un an si 13 zile). Distanta fata de Pamint variaza intre 1,237 miliarde kilometri (la opozitie) si 1,648 miliarde kilometri (la conjunctie).

Saturn vazut de Cassini de la 28 milioane km departare. Foto: NASA/JPL/Space Science Institute

 

In atmosfera planetei, singura componenta accesibila noua, au fost puse in evidenta, pe cale spectroscopica, hidrogenul molecular si metanul. Este posibila si prezenta amoniacului, care insa, la temperatura existenta, de minus 180 grade C, nu poate fi pus in evidenta pe cale spectroscopica.

Este o planeta de densitate foarte mica, de 0,69 grame pe centimetru cub, cea mai mica din intregul Sistem solar (daca ar exista - teoretic - posibilitatea ca Saturn sa fie "lansat la apa", acesta ar pluti ca un dop de pluta). Aceasta sugereaza ca in interiorul sau sunt prezente din abundenta elementele usoare, hidrogenul si heliul, la fel ca in cazul lui Jupiter.

Dar caracteristica deosebita a lui Saturn o reprezinta inelele sale. Desi Galileo Galilei fusese primul care vazuse inelele lui Saturn inca din anul 1610, el nu a constientizat - din cauza puterii optice insuficiente a lunetei sale - despre ce este vorba. El il vedea pe Saturn ca o sfera tripla, ca si cum globul sau ar fi insotit, de fiecare parte, de sfere mai mici, "ca doi servitori sprijinind un domn batrin" (Willy Ley - "Observatorii cerului"). Descoperitorul constient al inelelor este olandezul Christian Huygens care, in anul 1656, a comunicat, anagramat, ca Saturn "este incins cu un inel subtire si plan, care nu-l atinge nicaieri, inclinat fata de ecliptica" (text publicat apoi in anul 1659 in cartea sa, "Systema Saturnium").

Se stie acum, si a fost demonstrat si matematic, in urma cu doua secole, de catre Sofia Kovalevskaia (1850 - 1891), ca aceste inele sunt de fapt particule separate, alcatuite din ghiata, pietris si bolovanis, avind dimensiunile cuprinse intre cele ale cristalelor de ghiata si o limita superioara, ce nu depaseste cel mult un kilometru. Saturn ale 7 inele; in ordinea apropierii fata de planeta, ele sunt: inelul G, foarte palid, lat de 9.600 kilometri, inelul F, lat de 48 kilometri, inelul A, lat de 14.500 kilometri, inelul E, lat de 300.800, apoi spatiul cvasi-gol, denumit diviziunea Cassini, lat de 8.000 kilometri (diviziunea a fost descoperita de Giovanni Cassini), inelul B, lat de 25.500 kilometri, inelul C, lat de 17.000 kilometri, iar ultimul, cel mai apropiat de suprafata planetei, inelul D, lat de 7.500 kilometri.

Aceste inele au o grosime mica, intre 2 - 20 kilometri, ele aparind ca o pinza inelara in jurul planetei. Se considera ca ele, ca si cele ale celorlalte planete gigantice, mult mai subtiri (din care cauza au fost descoperite relativ recent, abia dupa inaugurarea Erei spatiale), sunt un reziduu provenit din materialul protoplanetar, care a fost insuficient pentru formarea unui satelit obisnuit in conditiile mareice date.


Inelele lui Saturn
Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Tot in perioada de pionerat a secolului 17, dupa anul 1610, cind Galileo Galilei a indreptat prima luneta astronomica catre cer, au inceput sa fie descoperiti si satelitii lui Saturn.

Prima descoperire a avut loc in anul 1655, cind acelasi Chistian Huygens descopera ceea ce el a numit "Luna Saturni" (Luna lui Saturn), satelitul botezat ulterior Titan. Avind o raza de 2575 kilometri (pentru comparatie, raza Lunii este de 1738 kilometri, a planetei Mercur - 2423,7 kilometri, iar a planetei Pluton - 2500 kilometri), Titan este al doilea satelit ca marime din intregul Sistem solar, pe primul loc situidu-se satelitul jovian Ganimede (raza de 2635 kilometri).

Au urmat apoi, in acelasi secol, Iapetus (Cassini - 1671), Rhea (Cassini - 1672), Tethis si Dione (Cassini - 1684). Primul satelit descoperit fotografic, cel cu numarul noua - Phoebe, a fost identificat de catre Pickering in anul 1898. La mijlocul secolului 20 erau cunoscuti doar 10 sateliti ai planetei.

In prezent, dupa intrarea in activitate a telescoapelor de mare putere si altitudine, ca si a telescoapelor spatiale, numarul satelitilor lui Saturn a fost stabilit la 31. Dintre acestia, foarte interesant este "satelitul numarul 6" - Titan.

La inceputul anului 1944, Gerard P. Kuiper a stabilit, analizind o spectrograma a lui Titan, ca acesta poseda atmosfera. De asemenea, el a stabilit circumstantele, functie de masa si temperatura, prin care un corp relativ mic, poate avea sau nu atmosfera proprie.

Titan este singurul satelit planetar care are atmosfera. O atmosfera densa, care se intinde pina la cel putin 350 - 400 kilometri altitudine, fiind alcatuita preponderent din azot. In ea s-au mai pus in evidenta metanul, acetilena, etilena, si altele. Existenta atmosferei a impiedicat observarea nemijlocita a suprafetei lui Titan, chiar daca in 1980 sonda Voyager 1 s-a apropiat la numai 4000 kilometri de el. Temperatura medie pe Titan este de minus 173 grade C, numai cu putin peste punctul de fierbere al azotului, fiind posibila existenta la poli a unor lacuri de azot lichid.

Tot in perioada de pionerat a secolului 17, dupa anul 1610, cind Galileo Galilei a indreptat prima luneta astronomica catre cer, au inceput sa fie descoperiti si satelitii lui Saturn. Prima descoperire a avut loc in anul 1655, cind acelasi Chistian Huygens descopera ceea ce el a numit "Luna Saturni" (Luna lui Saturn), satelitul botezat ulterior Titan. Avind o raza de 2575 kilometri (pentru comparatie, raza Lunii este de 1738 kilometri, a planetei Mercur - 2423,7 kilometri, iar a planetei Pluton - 2500 kilometri), Titan este al doilea satelit ca marime din intregul Sistem solar, pe primul loc situidu-se satelitul jovian Ganimede (raza de 2635 kilometri).

Au urmat apoi, in acelasi secol, Iapetus (Cassini - 1671), Rhea (Cassini - 1672), Tethis si Dione (Cassini - 1684). Primul satelit descoperit fotografic, cel cu numarul noua - Phoebe, a fost identificat de catre Pickering in anul 1898. La mijlocul secolului 20 erau cunoscuti doar 10 sateliti ai planetei. In prezent, dupa intrarea in activitate a telescoapelor de mare putere si altitudine, ca si a telescoapelor spatiale, numarul satelitilor lui Saturn a fost stabilit la 31 (Sol Planetary System Data, mai 2004).

Dintre acestia, foarte interesant este "satelitul numarul 6" - Titan. La inceputul anului 1944, Gerard P. Kuiper a stabilit, analizind o spectrograma a lui Titan, ca acesta poseda atmosfera. De asemenea, el a stabilit circumstantele, functie de masa si temperatura, prin care un corp relativ mic, poate avea sau nu atmosfera proprie. Titan este singurul satelit planetar care are atmosfera. O atmosfera densa, care se intinde pina la cel putin 350 - 400 kilometri altitudine, fiind alcatuita preponderent din azot. In ea s-au mai pus in evidenta metanul, acetilena, etilena, si altele. Existenta atmosferei a impiedicat observarea nemijlocita a suprafetei lui Titan, chiar daca in 1980 sonda Voyager 1 s-a apropiat la numai 4000 kilometri de el.

Temperatura medie pe Titan este de minus 173 grade C, numai cu putin peste punctul de fierbere al azotului, fiind posibila existenta la poli a unor lacuri de azot lichid.


Inelele lui Saturn si trei dintre satelitii sai
Fotot: NASA/JPL/Space Science Institute

Revenind la planeta propriu zisa, primul care i-a estimat turtirea, deci implicit perioada de rotatie, a fost Giovanni Domenico Cassini (1625 - 1712), astronom aflat, la Paris, in serviciul lui Ludovic al 14-lea.

Informatiile obtinute cu ajutorul sondelor spatiale au revolutionat cunostintele noastre despre planeta Saturn si despre sistemul sau de inele si sateliti. Primele misiuni care au analizat aceste sisteme au fost Pioneer 11 , care in anul 1979 a trecut la 21.400 kilometri fata de limita superioara a atmosferei planetei, Voyager 1 (anul 1980 - 124.000 kilometri departare de planeta, 17.000 imagini transmise) si Voyager 2 (anul 1981 - 101.000 kilometri departare).

In zilele noastre, o noua misiune a ajuns in lumea lui Saturn.

Tandemul spatial Cassini - Huygens a inceput voiajul sau de sapte ani catre planeta cu inele, prin lansarea sa cu succes la 15 octombrie 1997, ora 0.43 timp universal, la bordul rachetei Titan IVB/Centaur. Costul misiunii s-a ridicat la 1,4 miliarde dolari.

Pentru a ajunge la destinatie, misiunea a folosit o traiectorie interesanta, folosind, ca si in cazul altor misiuni anterioare, sistemul de impulsuri gen "minge de biliard", apropiindu-se si modelindu-si traiectoria prin influentele gravitationale ale lui Venus (la 26 aprilie 1998 si 24 iunie 1999), apoi a Pamintului (la 18 august 1999) si, in final, a lui Jupiter (30 decembrie 2000).

Sonda a intrat in "lumea" lui Saturn la 1 iulie 2004, cind, dupa activarea timp de 95 minute a retrorachetelor, a incetinit suficient pentru a fi capturata de atractia gravitationala a marii planete, marcind inceputul a 4 ani de periplu orbital a sistemului saturnian (76 revolutii orbitale, apropiindu-se in tot acest voiaj de noua din satelitii saturnieni).

Astfel, asistata fiind de influentele gravitationale a citorva planete (Venus-Venus-Pamint-Jupiter), viteza sondei a sporit indeajuns, fapt ce a ajutat-o, dupa 6,7 ani de la lansare, si dupa parcurgerea a 5 miliarde de kilometri, sa ajunga pina la Saturn.

Aceasta confirma inca odata realele valente ale tehnicii astronautice actuale, sonda suportind si variatii mari de temperatura, de la plus 40 grade C in preajma atmosferei lui Venus, la minus 190 grade C, in atmosfera saturniana. Modulul Cassini este inzestrat cu 12 instrumente de masura distincte, extrem de performante, unele avind functiuni multiple, iar Huygens are instalate 6 instrumente.


Polul sud al lui Saturn vazut de Cassini
Foto: NASA/JPL/Space Science Institute

Experimentul Huygens, are ca obiectiv nu planeta Saturn, ci satelitul sau cu numarul sase, Titan. Misiunea are in program ca, la data de 25 decembrie 2004, din tandemul initial sa se desprinda modulul Huygens care, dupa un drum de 21 de zile, sa ajunga in preajma lui Titan, iar la 14 ianuarie 2005, sa se parasuteze spre suprafata acestuia.

Nu se stie cit va rezista modulul pe traiectoria descendenta, in contactul nemijlocit cu o lume complet noua, dar el este programat sa transmita pe intreaga durata a celor 2,5 ore, cit se anticipeaza ca va dura coborirea. Dupa asolizare, "speranta de viata" a modulului nu este mai mare de 30 minute. In schimb Cassini, componenta aflata pe post de orbiter , ramasa in orbita cu duzina sa de instrumente, se spera ca va continua sa furnizeze date pina in anul 2008. Tandemul Cassini-Huygens este rezultatul colaborarii a 3 agentii spatiale si a 17 state. Orbiterul Cassini a fost construit si supervizat de Jet Propolsion Laboratory din cadrul NASA. Modulul Huygens a fost construit de Agentia Spatiala Europeana, iar Agentia Spatiala Italiana a supervizat instalarea antenelor de comunicatii. Peste 250 de specialisti din intreaga lume vor studia si vor interpreta rezultatele obtinute.

POST SCRIPTUM

In urma cu putine zile, se stia (cum de altfel am si mentionat in textul articolului) ca planeta Saturn are 31 de sateliti. Iata ca recent, mai exact la 16 august 2004, misiunea Cassini-Huygens a facilitat identificarea a doi noi sateliti ai planetei, marind numarul acestora la 33.

De dimensiuni liliputane, avind diametrele de aproximativ 3 kilometri si, respectiv, 4 kilometri, acesti ultimi 2 sateliti, aflati la distante de 194.000 kilometri si respectiv 131.000 kilometri fata de centrul planetei, au orbitele plasate intre alte doua luni saturniene, Mimas si Enceladus. Nu au capatat inca nume proprii, fiind numiti provizoriu S/2004 S1 si S/2004 S2. Dintre acestia, S/2004 S1, ar putea fi acelasi obiect identificat pe o singura imagine captata in cadrul misiunii Voyager, in urma cu 23 de ani, si care a fost botezat atunci S/1981 S14. Acesti sateliti au fost identificati de Dr. Sebastien Charnoz, dinamicist planetar, membru al echipei de specialisi ai Universitatii din Paris.

Oricum, aceasta descoperire a surprins lumea specialistilor, care anticipau ca astfel de sateliti, de dimensiuni atit de mici, precum cele ale lui S/2004 S1 si S/2004 S2, ar trebui sa se afle in golurile dintre inele, sau, cel mult, linga inelul F, iar nu intre doua lumi atit de mari, cum sunt Mimas si Enceladus.

Probabil ca asa a si fost configuratia initiala la inceputurile formarii sistemului solar, dar fortele mareice produse de planeta, ca si repetatele impacte cu alte corpuri mici, de natura cometara, a condus in final la ceea ce s-a descoperit acum. Iar acesta este doar inceputul seriei de descoperiri pe care la asteptam de la prezenta misiune spatiala.

 

Dr. Harald Alexandrescu