Зона излучения создается путем попадания галактического космического излучения на кольца. Полученные таким образом протоны взаимодействуют с атмосферой Сатурна, кольцом D с ямочками и подкольцами D68 и D73.
Открытие было представлено в журнале Science вместе со статьями других зарубежных ученых о первых научных результатах завершающей фазы миссии. 15 сентября 2017 года Кассини завершил с впечатляющим «самоубийством» в плотной атмосфере Сатурна свою 13-летнюю исследовательскую миссию.
Ранее Кассини проходил 22 раза между кольцами и поверхностью гигантской планеты. Эта область, которая ранее не исследовалась, также включает в себя D-кольцо, самое внутреннее и самое слабое из колец Сатурна.
Когда Кассини облетел Сатурн в июле 2004 года, детекторы эксперимента MIMI (Прибор для магнитосферной визуализации), который измеряет заряженные и нейтральные частицы очень высокой энергии, сфокусировались на области между планетой и кольцом D. Измерения Они «сфотографировали» популяцию заряженных частиц, чей точный состав и свойства, однако, остаются неясными. Единственная возможность повторить первые измерения 2004 года была представлена после апреля 2017 года, на этот раз при лучшей геометрии наблюдения.
«С приближением Кассини к Сатурну мы смогли наблюдать частицы, которые могли сформировать население, которое MIMI« сфотографировала »в 2004 году, а также другую, гораздо более высокую энергию, которую мы не могли измерить расстояние ", сказал руководитель исследования доктор Элиас Руссос из Института Макса Планка по изучению солнечной системы в Геттингене, Германия.
Магнитное поле Сатурна вблизи планеты более чем в десять раз сильнее, чем вне колец. Это делает протоны, захваченные там, настолько эффективными, что они остаются заблокированными в одной и той же области в течение многих лет, постоянно взаимодействуя с кольцом D и атмосферой Сатурна, пока они не потеряют всю свою энергию. Однако скорость, с которой протоны теряют энергию, была неизвестна, не в последнюю очередь потому, что количество материала в диммерном кольце D также было неизвестно.
«Небольшое количество пыли в D-образном кольце могло бы привести к образованию огромного количества радиации частиц, которая могла бы вызвать проблемы в Кассини», - сказал д-р Афины агентству Македонии. Никос Сергис, научный сотрудник Управления космических исследований и технологий и соавтор статьи. «Напротив, то есть относительно плотное D-кольцо, которое быстро поглотит протоны, не приведет к созданию такой полосы», - добавил он.
Измерения показали замечательное и стабильное накопление протонов энергии в зоне излучения, простирающейся от верхних слоев атмосферы Сатурна и по всему кольцу D. Хотя некоторые из протонов, составляющих его, имели чрезвычайно высокие энергии, выше, чем предполагалось в MIMI, уровни радиации в виде частиц не были опасны для Кассини.
В дополнение к кольцу D, три кольца A, B и C расширяются, что благодаря их высокой плотности видно на фотографиях Сатурна. Эти кольца образуют непроницаемый барьер с радиусом в 62 000 км, где захват заряженных частиц является чрезмерным. Это означает, что новая зона излучения в Сатурне не может быть расширена за пределы D-кольца, что подтвердили измерения MIMI.
«Огромная эффективность колец A-C для поглощения заряженных частиц создает зону излучения, которая полностью изолирована от остальной части летучей, летучей магнитосферы Сатурна», - сказал д-р Эли. Константинос Диалинас, соавтор Управления космических исследований и технологий и соавтор статьи.
Эта изоляция зоны излучения является характеристикой, которая не встречается больше нигде в нашей солнечной системе. Это дает возможность исследовать зону излучения в почти «лабораторных условиях», и это потому, что ее механизм формирования определяется только притоком космического излучения в систему Сатурна, естественный процесс, который не меняется с течением времени. На Земле условия намного сложнее, так как нет колец, которые могли бы остановить непредсказуемо изменяющийся приток частиц высокой энергии от Солнца в радиационные зоны нашей планеты.
Наблюдение за новой радиационной зоной в Сатурне дополняет множество результатов миссии Кассини, которая способствовала проведению эксперимента MIMI при участии Управления космических исследований и технологий Академии Афин.
«За последние 14 лет команда MIMI опубликовала около 200 статей в журналах и книгах, 45 из которых возглавлялись греческими исследователями в группе. Эти статьи посвящены не только прорывам в магнитосфере Сатурна, но и в отношении ее лун, колец и даже гелиосферы », - сказал профессор С. Кримизис, руководитель эксперимента MIMI и соавтор статьи. «Это огромное достижение для многонациональной группы, которая координируется США, но включает членов из Германии, Франции и Греции», - добавил он.
