Met een snoekduik Saturnus’ ringen in

Zonnestelsel

De succesvolle Cassini-missie wordt binnenkort beëindigd. Dus kunnen nu de risicovolle acties bij Saturnus worden uitgevoerd.

Animatie met Cassini vlak voordat hij de ringen van Saturnus induikt. NASA

Op 15 september komt er een einde aan de succesvolle missie van de ruimtesonde Cassini, die de gasplaneet Saturnus en zijn manen onderzoekt. Maar vóór het zover is, staan er nog een paar gevaarlijke acties op het programma. Zaterdag 22 april is de ruimtesonde in een omloopbaan gebracht die hem in staat stelt om in het ‘gat’ tussen de planeet en diens befaamde ringenstelsel te duiken. Woensdag 26 april vindt de eerste van deze ‘snoekduiken’ plaats. Als zich in dit ‘gat’ meer gruis bevindt dan nu wordt aangenomen, kan de sonde beschadigd raken.

Cassini is al bijna twintig jaar in bedrijf. De Amerikaanse ruimtesonde werd op 15 oktober 1997 gelanceerd en bereikte bijna zeven jaar later, op 1 juli 2004, zijn bestemming: Saturnus. Sindsdien draait hij onafgebroken rondjes om deze gasreus, waarbij ook diverse manen van de planeet van dichtbij zijn bekeken. Met zijn schitterende foto’s en belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen, zoals de ijsfonteinen op de Saturnusmaan Enceladus, is het een van de belangrijkste robotverkenners van het zonnestelsel tot nu toe.

Met name de grootste maan, Titan, was een belangrijk onderzoeksobject: alles bij elkaar heeft Cassini deze maan 127 keer vrij dicht genaderd. Eén keer is deze maan ook van heel dichtbij onderzocht. Cassini had namelijk een kleine Europese hulpsonde bij zich – Huygens geheten – die in januari 2005 een geslaagde landing op het ijzige oppervlak van Titan maakte en bijna een uur lang beelden en meetgegevens naar de aarde zond. Op de grote koude maan bleken zeeën van vloeibaar methaan en ethaan te liggen.

De laatste scheervlucht langs Titan, die afgelopen zaterdag plaatsvond, is gebruikt om de vorm van de omloopbaan van Cassini te veranderen. Dat maakt het mogelijk om in het gat tussen de binnenste ring en de planeet te duiken. En niet één keer, maar 22 keer. Daarbij zal de ruimtesonde de ene keer dicht langs de ijle uitlopers van de atmosfeer van Saturnus scheren en de andere keer vlak bij de binnenste ring komen.

Deze onderneming is niet zonder risico. Weliswaar lijkt het erop dat de ruwweg 2400 kilometer brede kloof tussen de ijle buitenste atmosfeer van Saturnus en de binnenste ring vrij is van deeltjes die schade zouden kunnen aanrichten, maar (nare) verrassingen kunnen niet worden uitgesloten. Vandaar ook dat dit spectaculaire onderdeel van de Cassini-missie voor het laatst is bewaard. Voor de zekerheid wordt bij de eerste snoekduik ook de grote schotelantenne van de ruimtesonde als schild gebruikt.

De ‘door het oog van de naald’-vluchten, die met tussenpozen van een week plaatsvinden, zullen onder meer worden gebruikt om heel nauwkeurig het zwaartekrachtsveld en de magnetische velden van Saturnus in kaart te brengen. Dat moet informatie opleveren over de inwendige structuur van deze planeet, die – net als zijn grote buurman Jupiter – voor het overgrote deel uit gas bestaat (waterstof en helium).

De verzamelde gegevens zullen wellicht uitsluitsel kunnen geven over een vraagstuk waar wetenschappers al tientallen jaren mee worstelen: de snelheid waarmee het (vermoedelijk vaste) inwendige van Saturnus ronddraait. Dat deel van de planeet is, vanwege diens dichte atmosfeer, immers niet rechtstreeks waarneembaar. Via allerlei omwegen is vastgesteld dat het planeetinwendige in ruwweg 10 uur en 33 minuten om zijn as wentelt, maar deze waarde moet vrijwel zeker nog worden bijgesteld.

De laatste omlopen van Cassini moeten ook meer inzicht geven in de leeftijd van de ringen van Saturnus. Bekend is al dat deze ringen bestaan uit ontelbare stukjes ijs met afmetingen van minder dan een micrometer tot enkele meters. Maar over het ontstaan van deze indrukwekkend structuren bestaat nog veel onduidelijkheid.

In sommige opzichten lijken ze relatief jong (enkele honderden miljoenen jaren), maar theoretische modellen wijzen erop dat ze ongeveer zo oud zijn als ons zonnestelsel (ruim 4 miljard jaar). In het laatste geval zouden het simpelweg overblijfselen zijn van het materiaal waaruit Saturnus is gevormd. Volgens andere theorieën zouden de ringdeeltjes echter overblijfselen van een maan die – door een inslag of onder invloed van getijdekrachten – is verbrijzeld. Een complicerende factor daarbij is dat zich in de ringen ook een kringloopproces kan afspelen waarbij, door samenklontering van ijs, steeds weer nieuwe maantjes worden gevormd, die later weer uiteenvallen.

De komende snoekduiken zullen worden gebruikt om een betere schatting te maken van de totale hoeveelheid materiaal die in de ringen is opgeslagen. Afhankelijk van de uitkomst daarvan kan mogelijk meer duidelijkheid worden gekregen over de wijze en het moment waarop het ringenstelsel is ontstaan.

Ondertussen zal Cassini nog vele nieuwe opnamen maken van Saturnus en het centrale deel van zijn ringenstelsel. Ook dat kan nog verrassingen opleveren, want van zo dichtbij zijn het wolkendek van de planeet en zijn binnenste ringen nog nooit bekeken.

Calamiteiten daargelaten komt er op 15 september een definitief einde aan de missie van Cassini. De ruimtesonde werkt nog goed, maar heeft inmiddels bijna geen raketbrandstof meer. Hierdoor zou hij binnenkort hoe dan ook onbestuurbaar worden.

Om te voorkomen dat Cassini uiteindelijk ongecontroleerd zal neerstorten op Titan of Enceladus – twee Saturnusmanen waar wellicht ooit leven kan zijn ontstaan – is besloten om de ruimtesonde in de dichte atmosfeer van Saturnus te dumpen. Deze laatste actie moet onder meer nauwkeurige gegevens opleveren over de samenstelling van de planeetatmosfeer.