من المعروف منذ فترة طويلة أن حلقات زحل ليست الأطواق المثالية التي تظهر كما في التلسكوبات الصغيرة للهواة ، وعندما دخلت المركبة الفضائية كاسيني المدار حول زحل ، أصبح الاضطراب الضبابي للحلقة B الضخمة أكثر وضوحًا. ذهل العلماء من خلال الهياكل العمودية الشاهقة ، والحواف الصدفية على الحلقات ، والميزات الغريبة المروحة. لكن العلماء وجدوا الآن سبب هذه السمات الغريبة: المنطقة تتصرف تمامًا مثل المجرة الحلزونية ، حسبما قالت كارولين بوركو ، رئيسة فريق التصوير كاسيني.
قال بوركو: "وجدنا ما كنا نأمل في العثور عليه عندما انطلقنا في هذه الرحلة مع كاسيني قبل 13 عامًا تقريبًا" (وقد حصلنا على) رؤية في الآليات التي نحتت ليس فقط حلقات زحل ، ولكن الأقراص السماوية على نطاق أوسع بكثير ، من الأنظمة الشمسية ، مثل منظوماتنا ، وصولاً إلى المجرات اللولبية العملاقة. "
الحلقة B هي واحدة من أكثر المناطق ديناميكية في حلقات زحل ، ومن المدهش ، كما يقول العلماء ، أن الحلقات تتصرف مثل نسخة مصغرة من مجرتنا درب التبانة.
عندما طارت المركبة الفضائية فوييجر بحلول زحل في 1980 و 1981 ، رأى العلماء أن الحافة الخارجية للحلقة B للكوكب تم تشكيلها مثل كرة القدم الدوارة والمسطحة بسبب الاضطرابات الجاذبية في ميماس. ولكن كان من الواضح ، حتى في نتائج فوييجر ، أن سلوك الحلقة الخارجية B كان أكثر تعقيدًا بكثير من أي شيء يمكن أن تفعله ميماس وحدها.
من خلال تحليل آلاف صور كاسيني للحلقة B التي تم التقاطها على مدى أربع سنوات ، وجدت Porco وفريقها مصدر معظم التعقيد: على الأقل ثلاثة أنماط موجية متداخلة ، أو اهتزازات ، تشوه حافة الدائري B.
تنتقل التذبذبات حول الحلقة بسرعات مختلفة ، وتغذي الحركات العشوائية الصغيرة لجسيمات الحلقة الطاقة إلى موجة تنتشر للخارج عبر الحلقة من حدود داخلية ، تنعكس على الحافة الخارجية للحلقة B (التي تصبح مشوهة على أنها النتيجة) ، ثم تنتقل للداخل حتى تعكس الحدود الداخلية. يعد هذا الانعكاس المستمر ذهابًا وإيابًا ضروريًا لنمو أنماط الموجات هذه لتصبح مرئية تشوهات في الحافة الخارجية للحلقة B.
شاهد فيديو التذبذبات.
هذه التذبذبات ، بفص واحد أو اثنين أو ثلاثة فصوص ، لا يتم إنشاؤها بواسطة أي أقمار. وبدلاً من ذلك نشأت بشكل عفوي ، جزئياً لأن الحلقة كثيفة بما فيه الكفاية ، وحافة الحلقة B حادة بما يكفي ، لكي تنمو الموجات من تلقاء نفسها ثم تنعكس على الحافة.
تغذي حركات جسيمات الحلقة الصغيرة والعشوائية الطاقة في موجة وتسبب نموها. تؤكد النتائج الجديدة توقعًا لعصر فوييجر بأن هذه العملية نفسها يمكن أن تفسر جميع الأشكال الموجية الفوضوية المحيرة الموجودة في حلقات زحل الكثيفة ، من عشرات الأمتار إلى عرض مئات الكيلومترات.
كتبت بوركو في ميزة "Captain’s Log" على موقع CICLOPS (تصوير كاسيني) "تم التحقق من هذه العملية بالفعل لإنتاج ميزات موجية في حلقات زحل الكثيفة ذات النطاق الصغير ... حوالي 150 مترًا أو نحو ذلك". "أنه يبدو الآن أيضًا أنه ينتج موجات واسعة النطاق بمئات الكيلومترات في الحلقة B الخارجية تشير إلى أنه يمكن أن تعمل في حلقات كثيفة على جميع المقاييس المكانية."
قال جوزيف سبيتالي ، زميل فريق التصوير في كاسيني والمؤلف الرئيسي لمقال جديد في المجلة الفلكية ، نُشر اليوم: "تتواجد هذه التذبذبات لنفس السبب الذي يجعل أوتار الغيتار أنماطًا طبيعية من التذبذب ، والتي يمكن أن تكون متحمسة عند التقاطها أو إزعاجها". . "الحلبة أيضًا لها ترددات تذبذب طبيعية خاصة بها ، وهذا ما نلاحظه."
يعتقد علماء الفلك أن مثل هذه التذبذبات "المثارة ذاتيًا" موجودة في أنظمة الأقراص الأخرى ، مثل المجرات القرصية اللولبية والأقراص الكوكبية الأولية الموجودة حول النجوم القريبة ، لكنهم لم يتمكنوا من تأكيد وجودها بشكل مباشر. تؤكد الملاحظات الجديدة أول تذبذبات موجية واسعة النطاق من هذا النوع في قرص عريض من المواد في أي مكان في الطبيعة.
لوحظت موجات الإثارة الذاتية على المقاييس الصغيرة التي يبلغ ارتفاعها 100 متر (300 قدم) سابقًا بواسطة آلات كاسيني في عدد قليل من مناطق الحلقة الكثيفة ونُسبت إلى عملية تسمى "الثبات المفرط اللزج".
قال بيتر جولدريتش ، منظّر حلقة الكواكب في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: "عادة ما تكون اللزوجة ، أو مقاومة التدفق ، تخميد الأمواج - الطريقة التي تموت بها الموجات الصوتية التي تنتقل عبر الهواء". "لكن النتائج الجديدة تظهر أنه في الأجزاء الأكثر كثافة من حلقات زحل ، تؤدي اللزوجة إلى تضخيم الموجات بالفعل ، مما يفسر الأخاديد الغامضة التي شوهدت لأول مرة في الصور التي التقطتها المركبة الفضائية فوييجر".
قال بوركو: "كم هو مُرضٍ أن تجد في النهاية تفسيرًا واحدًا لمعظم ، إن لم يكن كل ، البنية الفوضوية التي رأيناها لأول مرة في مناطق حلقات زحل الكثيفة منذ فترة طويلة مع فوييجر" ، وقد رأينا منذ ذلك الحين بتفاصيل رائعة مع كاسيني . "
المصدر: مختبر الدفع النفاث ، CICLOPS
