טבעת הגייזר של שבתאי

תצפיות חדשות מספקות עדויות, כי מקור טבעת E של שבתאי הוא בחומר הנפלט מהירח אנסלדוס

20.5.2006

מאת: מיכל סחף, גלילאו
כוכב-הלכת שבתאי מוקף בטבעות אחדות, שכוחות המשיכה של הירחים המקיפים את כוכב-הלכת שולטת ברוחבן וברווחים ביניהן. טבעת E היא הטבעת החיצונית ביותר של שבתאי. חוקרים מבריטניה ומארצות-הברית, בראשות מישל דוהרטי (Dougherty), גילו כי טבעת E מקבלת אספקת חומר מהירח אנצלדוס (Enceladus).
במהלך יעפים של החללית קסיני בקרבת הירח אנצלדוס, התגלתה אטמוספרה פעילה המקיפה ירח זה (וראו: יורם אורעד, “החמצן האופף את טבעות שבתאי”, “גליליאו” 88). החללית ביצעה שלושה יעפים בקרבת הירח, האחרון שבהם במרחק של 175 ק”מ בלבד ממנו. ממצאים ממכשירים שונים על גבי החללית אישרו כי הירח מוקף באטמוספרה שמקורה הוא, כפי הנראה, מעין “גייזר” הפולט חלקיקים ונמצא בקרבת הקוטב הדרומי של הירח. חלקיקים אלה אינם מצטברים על פני הירח, כי אם נפלטים לחלל ומספקים את החומר שממנו מורכבת טבעת E של שבתאי.
העדויות הראשוניות לקיומה של אטמוספרה היו מגנטיות. שבתאי מוקף שדה מגנטי הלוכד חלקיקים טעונים (פלזמה). ביעף הראשון של קסיני בקרבת אנצלדוס היה אפשר להבחין בהפרעות בתנועתם של החלקיקים הלכודים בשדה המגנטי. פירוש הדבר הוא שקיים עיוות בשדה המגנטי של שבתאי, הנגרם על-ידי הירח. בשל גודלו של אנצלדוס, מבנהו המשוער והרכבו, אין זה סביר ששדה מגנטי פנימי (דוגמת זה של כדור-הארץ) הוא שגרם להפרעות. ההשערה הסבירה יותר, שאומתה בהמשך, היתה כי אטמוספרה בעלת מוליכות חשמלית היא הגורם להפרעות אלו. אם קיימת אטמוספרה המכילה חלקיקים טעונים – יונים – החופשיים לנוע, יהיה בכך כדי להסביר את העיוות בשדה המגנטי.
כוח המשיכה של אנצלדוס אינו חזק דיו לשמור את האטמוספרה על פניו, ולכן חייב להיות מקור על פני הירח שיספק חלקיקים ויחדש את האטמוספרה. מדידות שבוצעו ביעף השני והשלישי גילו כי העיוות מתרחש בעיקר בקרבת הקוטב הדרומי של הירח, ורמזו כי מקור החלקיקים שוכן כפי הנראה בקרבת הקוטב הדרומי.
הסילון פולט, כפי הנראה, חלקיקים ניטרליים (בעיקר של מים) אשר הופכים ליונים בעקבות אינטראקציה עם הפלזמה שבמגנטוספרה של שבתאי. ביעפים הבאים התברר כי ההפרעות בשדה המגנטי משתנות, מה שמרמז על שינויים באטמוספרה, ולפיכך על שינויים בפעילות הסילון פולט החלקיקים.
מהדמיות שנערכו מתברר, כי קיומו של סילון בקרבת הקוטב הדרומי מסביר היטב את השינויים בשדה המגנטי. יש בו גם כדי להסביר את מקור החומר בטבעת E. עם זאת יש לזכור, כי פרשנות זו של הממצאים היא ראשונית, ודרוש עיבוד נוסף ואולי גם תצפיות נוספות כדי להגיע להבנה מעמיקה של הדינמיקה במערכת.