Kraschen mot Saturnus
CASSINIS SISTA UPPDRAG FÖRE
Efter att ha kretsat kring Saturnus i tolv år är det dags att avsluta uppdraget. För att mikroorganismer från jorden inte ska kunna spridas till någon av Saturnus månar, där det kan finnas förutsättningar för liv, ska Cassini störtdyka in i gasplanetens atmosfär och brinna upp. Men först återstår några dramatiska flygningar i utkanten av Saturnus säregna ringar.
Rymdsonden Cassini har kretsat kring planeten Saturnus sedan 2004 och oförtrutet skickat bilder och mätningar hem till jorden. Men nu är det dags att avsluta uppdraget. I december gick Cassini in i sin sista fas. Nu flyger den över polerna och dyker längs utkanten av Saturnus karakteristiska ringar i en serie djärva närflygningar.
På Institutet för rymdfysik i Uppsala sitter forskaren Jan-erik Wahlund och tar emot data från Cassini. Han är – tillsammans med flera av sina studenter och kollegor – med i ett internationellt samarbete kring instrument på Cassini, som mäter stoft och räknar partiklar som sonden stöter på. Analysen måste gå fort, så att forskargruppen kan varna NASA:S markkontroll om sonden ser ut att närma sig ett farligt område.
– Cassini far fram med 25 kilometer per sekund. Om det kommer en drös större partiklar i vägen så blir det en rolig schweizerost av sonden, säger Jan-erik Wahlund.
I april går Cassini in i sin allra sista fas. Då ska den gå ännu närmare Saturnus och göra 22 varv i det hittills outforskade området innanför den innersta ringen. I september dyker sonden slutligen ner och brinner upp i planetens atmosfär.
Under de avslutande varven ska Cassini bland annat ta högupplösta bilder av ringarna och kartlägga dem med radar och andra instrument. Jan-erik Wahlund är intresserad av att få veta mer om hur ringarna är kopplade till planeten. Vissa instrument har upptäckt en struktur av band i Saturnus övre atmosfär. De här banden verkar motsvara ringarnas struktur av tätare områden med gap emellan.
– Vi tror att det bildas en väldig massa vattenmolekyler som blir laddade och följer Saturnus magnetfält till atmosfären, förklarar han.
Laddade partiklar och magnetfält är just det som Jan-erik Wahlund och de andra rymdfysikerna verkligen är experter på.
Jan-erik Wahlund har varit med ända sedan projektets början. Institutet för rymdfysik konstruerade ett av de instrument som följt med till Saturnus, en sorts rymdvädermätare som kallas för langmuirsond. I tomheten i rymden finns inte regn och blåst. Där finns i stället laddade partiklar, som rör sig och växelverkar med elektromagnetiska fält. Langmuirsonden drar till sig de elektriskt laddade partiklarna och räknar hur många de är. Mätningarna berättar för forskarna om rymdvädrets temperatur och tryck, och hur partiklarna rör sig.
– Langmuirsonden var egentligen tillverkad helt och hållet för att undersöka månen Titan, säger Jan-erik Wahlund. Sedan kom vi på att vi kunde mäta lite varstans.
Saturnus är näst störst av alla planeter som kretsar kring solen. Den känns igen på sina enorma ringar. Ringar av ispartiklar och grus finns faktiskt kring alla de fyra stora gasplaneterna, men Saturnus ringar är mycket större. Galileo såg ringarna med
sitt teleskop redan för 400 år sedan. Med allt bättre instrument har astronomer kunnat urskilja allt fler detaljer, och ringarna har fått bokstavsbeteckningar i alfabetisk ordning allt eftersom de har upptäckts.
Saturnus befinner sig ungefär tio gånger längre bort från solen än vad jorden gör. Före Cassinisonden hade Saturnus fått besök av rymdsonderna Pioneer och Voyager 1 och 2, som flög förbi under åren 1979–81. De kunde då bland annat avslöja att ringarna till stor del består av is.
Men Cassini har haft helt egna möjligheter att lära känna planeten och dess omgivningar, eftersom den inte bara flugit förbi, utan har slagit följe med Saturnus som en extra måne i mer än tolv år. Sedan den lade sig i omloppsbana i slutet av 2004 har Cassini gjort mängder av mätningar av olika slag – och skickat hem spektakulära bilder.
Under de här åren har Cassini upptäckt nya månar, fotograferat stormar i gasplanetens molnlager och gett oss möjlighet att observera en märklig sexkantig storm, som ligger som en jättelik mutter kring planetens nordpol. Cassini har också samlat mängder av data om magnetfält, partiklar och kemin kring Saturnus månar och ringar.
Detaljbilder avslöjar hur små månar påverkar de mindre kornen och isklumparna som ingår i ringarna, och kastar i väg dem eller får dem att kollidera. Sådana skeenden är en sorts modell i mindre skala av hur det kan ha gått till under solsystemets tidiga historia, när planeterna bildades av mindre rymdstenar.
En viktig del av uppdraget var när Cassini i början av 2005 skickade ner landaren Huygens till månen Titan. Titan är större än planeten Merkurius och speciell för att den till skillnad från andra månar har en påtaglig atmosfär. Huygens var tillverkad för att samla in data medan den singlade ner mot Titans yta i fallskärm, eftersom det var osäkert om den skulle överleva landningen. Den klarade sig trots allt, och för första gången fick vi se närbilder av en månyta i det yttre solsystemet.
Att atmosfären på Titan består mest av kväve med inslag av metan var känt sedan tidigare, men Huygens kunde göra detaljerade mätningar på plats. Då upptäcktes partiklar som bildar en tjock, gulaktig smog. Huygens visade att diset fyller atmosfären nästan ända ner till ytan, och att det innehåller ammoniak och vätecyanid ( blåsyra). Vid landningsplatsen fanns det mycket mer metan än högre upp, vilket tyder på att det finns fly-
tande metan på och i marken. Genom dimman har Cassini sedan studerat ytan med radar och upptäckt stora flytande sjöar (se Vi ska segla i metan på Titan, F&F 7/2016).
– Det är intressant att kunna jämföra vår egen planet med en annan himlakropp med sjöar och atmosfär. Den speciella kemin med metan och andra kolföreningar kan ge ledtrådar till förhållandena på jorden före livets uppkomst. Produktionen av organiska ämnen är hög i övre atmosfären. Liknande processer kan ha förekommit här på jorden, säger Jan-erik Wahlund.
Enceladus är en annan mycket intressant måne. En diffus yttre ring kring Saturnus, som går under beteckningen E, matas nämligen med ispartiklar från Enceladus. De kastas ut som en fontän från ett system av sprickor kring månens sydpol. Forskarna kallar det här fenomenet för Enceladus plym. Vattnet som kastas ut kan komma från en flytande sjö under ytan. Enceladus har visat sig ha en tyngre sida, just under plymen. Det kan bero på en ansamling av flytande vatten, som har högre densitet än is. Cassini har flugit förbi Enceladus 20 gånger för att undersöka ytan och vattenplymen närmare. Det har gett tillfällen för den svenska langmuirsonden att ge värdefull information om de elektriskt laddade ispartiklarna från månen.
Upptäckten att det finns så gott om vatten här förvandlade plötsligt Enceladus till ännu en av de himlakroppar där det teoretiskt kan finnas förutsättningar för liv. Tillsammans med de nya kunskaperna om Titan är detta en av anledningarna till att forskarna vill avsluta Cassinis äventyr genom att låta den störta i Saturnus atmosfär.
– Det är bra att få en ordentlig avslutning på ett projekt. Men vi vill också se till att få bort Cassini ur systemet, säger Jan-erik Wahlund.
Tidigare försök i rymden har visat att vissa mikroorganismer är väldigt härdiga, och det vore inte bra att råka föra över något liv från jorden till någon av de här månarna innan deras speciella miljö har utforskats ordentligt. Landaren Huygens steriliserades aldrig, för när den konstruerades på 1990-talet ansågs det inte vara nödvändigt. Men numera ser forskarna Titan och Enceladus i ett nytt ljus och är måna om att skydda deras speciella miljö. Även om risken är liten för att Cassini efter så lång tid i rymden fortfarande har något levande med sig, är det säkrast att se till att den pensioneras och försvinner på ett kontrollerat vis.
Efter alla dessa år och upptäckter börjar sonden bli gammal. Från början var den tänkt att hålla fram till 2008, men utforskningen av Saturnussystemet har förlängts i två omgångar sedan dess. När den nu snart gör sin sista dykning in mot planeten i höst har det gått nästan 20 år sedan den sköts upp.
Det är anmärkningsvärt att de flesta instrument fortfarande fungerar. Men nu närmar sig oundvikligen slutet. Bränslet är på upphällningen, och när det tar slut går det inte att styra sonden längre. Nu gäller det att avsluta i stor stil och passa på att göra de lite mer våghalsiga manövrerna längs kanten av ringarna. Det gäller bara att Cassini håller ihop ända fram till finalen, och det kan vara lite nervöst, berättar Jan-erik Wahlund:
– Vi höll på att få hjärtchock strax före den första ringpassagen i december. Då råkade vi ut för att vårt instrument plötsligt stängdes av och startade om. Men det hann komma tillbaka lagom till passagen. Puh! Vi tror inte att något viktigt förlorades. Sådan är forskarens vardag ...
Men han är hoppfull inför avslutningen och väntar sig att få se spännande saker när Cassini går in för sina sista varv innanför ringarna.
– Har den klarat sig i 19 år ska den väl klara sig lite till. l
”Vi höll på att få hjärtchock strax före den första ringpassagen i december. Då råkade vi ut för att vårt instrument plötsligt stängdes av och startade om.
Jan-erik Wahlund