Odkrycie nieoczekiwanej tęczy nad Enceladusem stanowi prawdziwy fenomen, który różni się fundamentalnie od wszystkiego, co znamy z Ziemi. Zamiast klasycznego łuku tworzonego przez krople deszczu, mamy do czynienia z zupełnie nową strukturą świetlną.
Kosmiczna tęcza. Co właściwie zaobserwowano
Równoległe pasma o charakterystycznym przesunięciu chromatycznym pojawiły się w pierścieniu E Saturna, który powstaje z materiału wyrzucanego przez gejzery Enceladusa. Te kosmiczne tęcze wykazują specyficzne nachylenie – 16 stopni względem płaszczyzny Słońca i aż 43 stopnie w stosunku do płaszczyzny pierścienia planety.
Czytaj także: Enceladus najlepszym miejscem dla istnienia życia pozaziemskiego. Stężenie fosforu tysiące razy wyższe niż na Ziemi
Zjawisko to fundamentalnie różni się od ziemskich odpowiedników. Zamiast pojedynczego łuku świetlnego tworzonego przez załamanie światła w kroplach wody, obserwujemy tutaj wielokrotne, równoległe pasma zmieniające kolory w uporządkowany, systematyczny sposób.
Analiza danych z misji Cassini
Badacze dokładnie przeanalizowali informacje zebrane podczas trzech przelotów sondy Cassini – jednego w 2010 roku i dwóch w 2012 roku. Wykorzystano obrazy z dwóch różnych instrumentów: Imaging Science Subsystem oraz Visual and Infrared Mapping Spectrometer.
Kluczowe dla potwierdzenia autentyczności zjawiska było stwierdzenie, że obserwowane pasma pojawiały się na wielu zdjęciach i były wyraźniej widoczne w podczerwieni. Misja Cassini, będąca wspólnym projektem NASA, Europejskiej Agencji Kosmicznej i Włoskiej Agencji Kosmicznej, przez 13 lat dostarczała bezcennych danych o systemie Saturna.
Enceladus jako źródło tajemniczej struktury
Enceladus to niezwykły, aktywny lodowy księżyc z głębokim, płynnym oceanem ukrytym pod grubą warstwą lodu. Jego południowy biegun charakteryzuje się intensywną aktywnością gejzerów, które regularnie wyrzucają w przestrzeń kosmiczną drobne cząsteczki lodu zawierające związki organiczne. Ten materiał ostatecznie formuje szeroki i gęsty pierścień E Saturna.
To właśnie w tym pierścieniu astronomowie odkryli uporządkowaną strukturę odbijającą światło, odpowiedzialną za powstawanie kosmicznej tęczy. Materiał tworzący tę strukturę wydaje się być świeżo wyrzucony z Enceladusa, co sugeruje ciągły proces kształtowania pierścienia przez geologiczną aktywność księżyca.
Mechanizmy powstawania struktury
Naukowcy proponują kilka możliwych mechanizmów odpowiedzialnych za formowanie się tej niezwykłej struktury. Enceladus może kształtować materiał pierścienia poprzez oddziaływania pola magnetycznego lub przez tworzenie fal gęstości, nazywanych lodowymi wąsami. Te fale mogą być powodowane przez cząstki o najwyższych prędkościach wyrzucane z powierzchni księżyca.
Alternatywnym wyjaśnieniem są perturbacje grawitacyjne powstające podczas ruchu Enceladusa przez pierścień E. Księżyc, poruszając się po swojej orbicie, może wywoływać regularne zaburzenia w rozkładzie cząstek, prowadząc do powstania okresowych struktur widocznych jako kosmiczne tęcze.
Przełomowe badania nagrodzone prestiżową nagrodą
Niels Rubbrecht z Politechniki w Delfcie zdobył pierwszą nagrodę na 21. Konferencji Studenckiej Pegasus 2025 za swoją pracę magisterską poświęconą kosmicznym tęczom. Jego badanie zostało opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Icarus.
Rubbrecht badał, czy efekty optyczne typowe dla ziemskiej atmosfery mogą występować również w kosmosie. Opracował narzędzia do określania optymalnych warunków obserwacji wzorców rozpraszania światła, co umożliwiło mu odkrycie tego niezwykłego zjawiska.
Czytaj także: Kilometrowa struktura znika w tajemniczych okolicznościach. Co dzieje się na księżycu Saturna
Praca wymagała interdyscyplinarnego podejścia łączącego zrozumienie geometrii i rozpraszania światła z wykluczaniem alternatywnych wyjaśnień. Student musiał połączyć wiedzę z astronomii, fizyki optycznej i nauk planetarnych.
Odkrycia Rubbrechta mają szczególne znaczenie dla przyszłych misji kosmicznych, takich jak Europa Clipper i JUICE, które będą eksplorować podobne lodowe księżyce. Opracowane metody mogą pomóc w identyfikacji efektów optycznych w tych odległych środowiskach.
We wrześniu Rubbrecht rozpocznie pracę jako stażysta w Biurze Obrony Planetarnej ESA, gdzie będzie rozwijał systemy detekcji nowych zjawisk świetlnych, w tym bolidów obserwowanych z orbity ziemskiej.
Co to oznacza dla nauki
Odkrycie kosmicznej tęczy nad Enceladusem otwiera nowe perspektywy w badaniach układów planetarnych. To zjawisko nie tylko pogłębia naszą wiedzę o strukturze pierścienia E Saturna, ale także stawia fascynujące pytania o zachowanie materiałów w ekstremalnych warunkach kosmicznych. Dla przyszłych misji eksploracyjnych może to oznaczać nowe narzędzia do badania składu i dynamiki podobnych struktur w innych systemach planetarnych.