Les últimes hores de Cassini

Divendres 15 de setembre direm adéu a la sonda planetària Cassini que durant els últims 13 anys ens ha oferit la millor visió del planeta Saturn. Ara en sabem molt més de l’atmosfera, dels anells i de l’extensa família de satèl·lits. I, com ha de ser, ha obligat a fer-nos noves preguntes. Però això s’acaba. El 15 de setembre la nau farà una immersió suïcida programada en la densa atmosfera del gegant anellat i quedarà destruïda.

La sonda Cassini és realment la part més visible d’una missió conjunta de l’Agència Espacial Nord-americana (NASA) i de l’Agència Espacial Europea (ESA) que arribà a Saturn a finals de l’any 2004. La missió Cassini-Huygens constava de l’orbitador Cassini (NASA) i del mòdul de descens Huygens (ESA). En arribar la missió al sistema saturnià el mòdul se separà i aterrà a la gran i enigmàtica lluna Tità. I mentre baixà amb paracaigudes a través de la densa atmosfera observà en detall els seus llacs i sistemes fluvials d’hidrocarburs.

La nau Cassini ha revolucionat el coneixement del sistema de Saturn. Fins a la seua arribada, del planeta només en sabíem el que podíem entreveure des dels telescopis terrestres o pels fugissers passos de naus com les Pionner o Voyager. Ara de Saturn en sabem molt més de la composició i temperatura de l’alta atmosfera, de les tempestes i de les potents emissions en ràdio. S’han observat per primera vegada llamps a les cares diürnes i nocturnes del planeta i s’ha estudiat l’estrany corrent en jet hexagonal al voltant del pol nord descobert per les Voyager en els anys 80.

Però si alguna cosa caracteritza Saturn és el gran sistema d’anells del que gaudeix. Fins a l’arribada de la Cassini els científics planetaris no havien tingut l’oportunitat d’estudiar en detall la grandària, composició i distribució dels anells. Els instruments de la nau han permés concloure que el rang que tenen les partícules que composen els diferents anells és molt ample, des de menors que un gra d’arena fins tan gran com muntanyes. L’origen del material no està encara clar encara que l’anell extern E està format per partícules d’aigua congelada de la lluna Encelad.

Cassini ha estudiat unes formes en forma de radis (de roda de bicicleta), “spokes” en anglès, que suren temporalment sobre els anells. Es creu que estan formats de petites partícules gelades que són elevades per una càrrega electrostàtica i només duren unes hores.

L’estabilitat del sistema d’anells és controlada per les petites llunes que circulen per les zones buides. Aquestes llunes pastores descobertes ja per les Voyager han estat observades de prop, amb gran detall. Ara s’entén clarament com s’aconsegueix que els anells no es disgreguen amb el temps. Com a exemple, ja vaig parlar fa uns mesos de les imatges de Cassini de la petita lluna Pan amb una resolució vuit vegades millor que les anteriors aproximacions. Pan orbita dins de l’anell A, tot just, dins de la divisió Encke. L’estudi de la petita lluna, especialment prop del seu equador, proporciona pistes clau de com aquests objectes interactuen amb els anells.

La gran lluna de Saturn és Tità. Més gran que Mercuri, disposa d’un complet sistema hidrogràfic amb rius, llacs i mars de metà i età liquid amb pluges des de núvols d’hidrocarburs. Després de l’arribada de Huygens a la superfície, diverses aproximacions a la lluna li ha permés a Cassini fer un mapa complet de la superfície i estudiar la composició i reaccions de la densa atmosfera en la que el gas principal és el nitrogen. A més a més s’han trobat indicis que Tità amaga en l’interior un oceà liquid probablement composat per aigua i amoníac. Les condicions observades en aquesta lluna han portat a pensar en la possible existència d’una biosfera que caldrà, de moment, preservar i estudiar en un futur.

La sorpresa més gran de Cassini va vindre de l’observació detallada de la lluna Encèlad. Des de feia dècades els científics especulaven el perquè aquesta lluna era l’objecte més brillant del sistema solar. I és que s’ha descobert que Encèlad és un petit cos gelat, amb un oceà interior que emet vapor i gel d’aigua en uns gèisers a través de les esquerdes de la superfície. L’existència d’aquest oceà ha entusiasmat els astrobiolegs que especulen la possibilitat de fonts hidrotermals i serà un lloc important on buscar vida fora de la Terra.

També ha trobat llunes estranyes com la foradada Hiperió, paradís dels espeleògs espacials del futur. A més a més és, com la nostra Lluna, un satèl·lit carregat electrostàticament.

 Bé, l’observació privilegiada de totes aquestes meravelles llunyanes s’acaba. La finestra oberta que teníem oberta sobre Saturn i les seues llunes es tanca divendres 15.

Després de tants anys de viatge Cassini pràcticament ha esgotat les reserves de combustible necessari per que els coets que li permeten maniobrar funcionen i, per tant, des del control de la missió al Jet Propulsion Laboratory, temen perdre la possibilitat en un futur pròxim de dirigir-la. El perill que un dia un Cassini descontrol·lat caiga en la lluna Tità, amb mars d’hidrocarburs o en Encèlad, un món amb dolls d’aigua que denoten l’existència d’un mar interior, és massa gran per no fer-hi res. Cassini pot carrgar encara, com a passatger indesitjat després de 20 anys a l’espai, algun bacteri terrestre resistent i contaminar uns mons, sinó amb vida pròpia, si amb una química pre-biòtica interessant d’estudiar en un futur.

Així que després d’explorar de prop les més de 60 llunes de Saturn, Cassini s’anirà acostant progressivament als anells per a submergir-se definitivament en la densa atmosfera del planeta el 15 de setembre pròxim. Després de 22 passos entre el planeta i l’anell, el passat 12 de setembre va fer una aproximació a Tità per perdre energia i d’aquesta manera modificar l’orbita per que el tornar a passar prop de Saturn s’hi acoste tant que es creme i destruïsca en penetrar en la densa atmosfera del planeta. Mentre s’acoste al seu final tràgic la nau transmetrà les últimes dades a la Terra.

Gràcies Cassini i a tot l’equip del JPL per fer-nos gaudir de les vistes privilegiades del gegant del anells.

Més informació:

Vídeo de l’Agència Espacial Europea (ESA): Cassini-Huygens_a_Saturn_success_story

Gràfics interassants de la missió: Cassini Graphics.

Com seguir on-line els últimes moments de vida de la nau Cassini: How to follow Cassini’s end of mission

Imatges:
1.- Gran Final de Cassini. En l’òrbita final, Cassini se submergirà en Saturn lluitant per mantenir la seua antena apuntada a la Terra a mesura que transmet el seu comiat. En els cels de Saturn, el viatge s’acaba, ja que Cassini passa a formar part del planeta mateix. NASA / JPL-Caltech.
2.- Esquema de l’última setmana del Gran Final de Cassini. NASA / JPL-Caltech
3.- Una còpia a mida real de la sonda Huygens al Cosmo Caixa de Barcelona. Enric Marco.
4.- Hexàgon polar nord a Saturn. Vortex i anells (2 Abril 2, 2014). NASA / JPL-Caltech.
5.- Imatge d’alta resolució (uns 3 km per pixel) de la part central de l’anell  B Ring (98,600 a 105,500 km des del centre de Saturn). Les estructurees mostren (des de 40 km d’ample al centre fins a 300-500 km d’ample a la dreta) que els anells estan molt ben definits a escales per sota la resolució de la imatge. 6 juliol 2017.
6.- Imatge no processada de la lluna Pan entremig de la divisió d’Encke, a l’anell A de Saturn.NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.
7.- Aquesta imatge està composta de diverses imatges preses en dos sobrevols de Tità  el 9  Oct.  (T19) i 25 Oct. (T20).
8.- NASA/JPL/SSI; Mosaic: Emily Lakdawalla
9.-  NASA/JPL/Space Science Institute
10.- La nau Cassini en els últims moments abans de ser cremada en l’atmosfera de Saturn. NASA / JPL-Caltech.

Les darreres aventures de Cassini

Potser la gent ja no ho recorda, però des de fa 13 anys la nau de la NASA Cassini es troba en òrbita al voltant del gegant anellat Saturn. El coneixement detallat del sistema del planeta que hem adquirit des d’aleshores és extraordinari. Les imatges de les llunes, dels anells, de Tità i Encèlad, móns potencialment habitables, han meravellats els amants de la ciència. En aquest bloc n’hem parlat a bastament.

Actualment la nau pràcticament ha esgotat les reserves de combustible necessari per als coets que li permeten maniobrar i, per tant, des del control de la missió al Jet Propulsion Laboratory, temen perdre la possibilitat en un futur pròxim de dirigir-la. El perill que un dia un Cassini descontrol·lat caiga en la lluna Tità, amb mars d’hidrocarburs o en Encèlad, un món amb dolls d’aigua que denoten l’existència d’un mar interior, és massa gran per no fer-hi res. Cassini pot dur encara, després de 20 anys a l’espai, algun bacteri terrestre resistent i contaminar uns mons, sinó amb vida pròpia, si amb una química pre-biòtica interessant d’estudiar en un futur.

Així que després d’explorar de prop les més de 60 llunes de Saturn, Cassini s’anirà acostant progressivament als anells per a submergir-se definitivament en la densa atmosfera del planeta el 15 de setembre pròxim.

Els anells de Saturn són una zona perillosa per a una nau espacial. Milions de cossos de roca i gel orbiten en el pla equatorial del planeta. Un xoc amb un d’aquests objectes de la mida d’un autobús destruiria la nau sense remei. Ara se sap que aquests són controlats per petites llunes, anomenades pastores, que situades just al a l’interior dels anells regulen que la estabilitat i la pervivència al llarg del temps.

En el procés de caiguda sobre el planeta, des del 29 de novembre passat, Cassini es troba actualment executant un conjunt d’òrbites fregant per fora l’anell exterior F de Saturn, amb un període de 7,2 dies en un pla inclinat 63,5 graus des del pla equatorial del planeta. Les 20 òrbites que farà fins el 22 d’abril són gairebé idèntiques, situant-se Cassini en el punt més pròxim (periastre) a uns 150.000 km de Saturn, i el punt més llunyà (apoastre) a 1.280.000 de quilòmetres de Saturn. Les velocitats relatives a Saturn en aquests punts seran de 76.150 quilòmetres per hora i 9.000 km/h respectivament. A partir del 22 d’abril, després d’un acostament agosarat a la lluna Tità per donar-li impuls, iniciarà el conjunt d’òrbites finals passants entre l’anell i el planeta fins al Gran Final del 15 de setembre.

Les òrbites actuals fregant l’anell F porten la nau espacial prop de Saturn, i, de tant en tant, Cassini passa a tocar d’alguna de les petites llunes pastores que orbiten a prop, o fins i tot dins dels anells. Aquesta setmana, Cassini va fer observacions de la petita lluna Pan amb una resolució vuit vegades millor que les anteriors aproximacions. Pan orbita dins de l’anell A, tot just, dins de la divisió Encke. L’estudi de la petita lluna, especialment prop del seu equador, proporciona pistes clau de com aquests objectes interactuen amb els anells.

L’explicació de l’estranya cintura al voltant de Pan caldria buscar-la en els inicis de la formació dels sistema d’anells de Saturn quan la lluna ja formada va anant netejant de cossos del que seria la futura divisió d’Encke i la lleu atracció gravitatòria va acumular la fina pols al voltant de la zona equatorial.

Ací podeu veure un gif animat de la petita lluna Pan en moviment.

El final de la missió Cassini encara ens donarà sorpreses. Ja en parlarem.

Més informació a la fantàstica i completa pàgina web de la NASA dedicada a la missió: Cassini, mission to Saturn.

El bloc de Daniel Marín també en parla, La asombrosa Pan, la luna de Saturno.

Imatges:

1.- Imatge artística de Saturn i Cassini. NASA.
2.- Anells de Saturn amb les subdivisions més importants.NASA/JPL/Space Science Institute.
3.- Vídeo: NASA / Jet Propulsion Laboratory – Caltech
4.- Òrbites finals de Cassini abans del 15 de setembre. NASA/JPL-Caltech.
5.- Imatge encara no processada de la lluna Pan, obtinguda el 7 de març 2017 per Cassini. NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
6.- Imatge encara no processada de la lluna Pan entremig de la divisió d’Encke, a l’anell A de Saturn.NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

Un oceà efervescent a Encèlad

Encelad

L’aigua va fent-se cada vegada més present al nostre sistema solar. A Mart s’han trobat dipòsit d’aigua congelada, residu segurament dels oceans que cobrien gran part de l’hemisferi nord del planeta.

Tanmateix Europa, satèl·lit de Júpiter, presenta un oceà interior d’aigua salada protegit de l’espai exterior per una  capa de gel d’unes desenes de quilòmetres de gruix.

Ara, els investigadors de la nau Cassini, en òrbita al voltant de Saturn des del 2004, han confirmat el que ja se sospitava. El satèl·lit Encèlad, que se situa prop del sistema d’anells del planeta, també té un oceà interior. I aquest oceà sembla que és efervescent i podria ser amigable per a la vida microbiana.

Cassini descobrí el 2005 que la superfície d’Encèlad emetia dolls de gas i diversos materials formats per vapor d’aigua, partícules de gel i compostos d’hidrocarburs.

Un altre sobrevol de la nau Cassini l’any 2009 va descobrir, a més a més, que les partícules de gel dels dolls contenien grans de gel.

La mesura de la temperatura de fisures a la superfície mostraren valors tan “alts” com 190 K (-83 C) que revelen una font de calor interna que segurament és volcànica. I, com passa a la lluna de Júpiter Ió, la causa d’aquesta activitat volcànica ha de ser l’intensa força de marea causada per la proximitat de Saturn a Encèlad.

Dennis Matson del Jet Propulsion Laboratory de la NASA i els seus col·laboradors proposen un mecanisme molt senzill per explicar els dolls emesos pel satèl·lit saturnià. Els gasos dissolts en l’oceà interior forma bambolles que, en ser menys denses que l’aigua al seu voltant, s’escapen per les esquerdes del gel arrossegant amb elles vapor d’aigua, gels i altres materials.

I com diu Larry Esposito de la Universitat de Colorado, “Sabem que Encèlad té un oceà líquid, material orgànic i una font d’energia. I a més a més, coneixem organismes a la Terra en ambients similars. El satèl·lit compleix amb molts requisits  per a la vida“.

Caldrà estar atent a aquesta lluna de Saturn en un futur pròxim.

Més informació a la nota de premsa de la NASA.

Foto: NASA/JPL/SSI; Mosaic: Emily Lakdawalla