Pierścienie Saturna są jednymi z klejnotów Układu Słonecznego, ale ich czas wydaje się krótki, a ich istnienie efemeryczne.
Nowe badanie Wskazują, że pierścienie mają od 400 do 100 milionów lat – ułamek wieku Układu Słonecznego. Oznacza to, że mamy szczęście żyć w epoce, w której gigantyczna planeta ma swoje własne wspaniałe pierścienie. Badania pokazują również, że mogą zniknąć w ciągu kolejnych 100 milionów lat.
Pierścienie zostały po raz pierwszy zaobserwowane w 1610 roku przez astronoma Galileo Galilei, który z powodu ograniczeń rozdzielczości swojego teleskopu początkowo opisał je jako dwie mniejsze planety po obu stronach głównego ciała Saturna, wydające się być z nim w fizycznym kontakcie.
W 1659 roku holenderski astronom Christiaan Huygens opublikował System Saturniumstając się pierwszym, który opisał je jako cienki, płaski układ pierścieni, który nie styka się z planetą.
Pokazano również, jak zmienia się ich wygląd widziany z Ziemi, gdy dwie planety krążą wokół Słońca i dlaczego wydają się znikać w określonych momentach. Dzieje się tak, ponieważ ich geometria widzenia sprawia, że okresowo widujemy je na Ziemi.
Pierścienie są widoczne dla każdego, kto ma odpowiednią lornetkę lub skromny teleskop przydomowy. Rzucając biel na bladożółtą kulę Saturna, pierścienie składają się prawie wyłącznie z miliardów cząstek lodu wodnego, które fluoryzują dzięki rozproszeniu światła słonecznego.
Wśród tego lodowego materiału znajdują się osady ciemnej, zakurzonej materii. W naukach o kosmosie termin „kurz” zwykle odnosi się do małe granulki Ze skalistego, mineralnego lub bogatego w węgiel materiału, który jest zauważalnie ciemniejszy niż lód. Są one również zbiorczo określane jako mikrometeoryty. Ziarna te przenikają do Układu Słonecznego.
Czasami można je zobaczyć, jak wchodzą nocą w ziemską atmosferę jako błyskawice. Pola grawitacyjne planet powodują powiększanie lub koncentrację tego „opadu” pyłu planetarnego.
Z biegiem czasu ta jesień zwiększa masę planety i zmienia jej skład chemiczny. Saturn jest gazowym olbrzymem o średnicy około 60 000 km, około 9,5 razy większej od Ziemi i masie około 95 razy większej od Ziemi. Oznacza to, że ma bardzo dużą „studnię grawitacyjną” (pole grawitacyjne otaczające obiekt w przestrzeni) i jest bardzo skuteczny w kierowaniu ziaren pyłu w kierunku Saturna.
kurs kolizyjny
Pierścienie rozciągają się od około 2000 kilometrów nad wierzchołkami chmur Saturna do około 80 000 kilometrów, zajmując ogromną ilość przestrzeni. Kiedy opadający pył przechodzi przez nią, może zderzyć się z cząstkami lodu w pierścieniach. Z biegiem czasu pył stopniowo zaciemnia pierścienie i zwiększa ich masę.
Cassini-Huygens był automatycznym statkiem kosmicznym wystrzelonym w 1997 roku. Do Saturna dotarł w 2004 roku i wszedł na orbitę wokół planety, gdzie pozostanie do końca misji w 2017 roku. Analizator kosmicznego pyłu (CDA).
Wykorzystując dane z CDA, autorzy nowego artykułu porównali obecną populację pyłu w przestrzeni wokół Saturna z szacowaną masą ciemnej materii pyłowej w pierścieniach. Odkryli, że pierścienie mają nie więcej niż 400 milionów lat i mogą mieć nawet 100 milionów lat. Może się to wydawać długą skalą czasową, ale jest to mniej niż jedna dziesiąta z 4,5 miliarda lat Układu Słonecznego.
Oznacza to również, że pierścienie nie powstały w tym samym czasie co Saturn lub inne planety. Są, w kategoriach kosmicznych, niedawnym dodatkiem do Układu Słonecznego. Przez ponad 90% istnienia Saturna nie było ich w pobliżu.
Gwiazda Śmierci
Prowadzi to do kolejnej tajemnicy: w jaki sposób pierścienie powstały jako pierwsze, biorąc pod uwagę, że wszystkie główne planety i księżyce w Układzie Słonecznym powstały znacznie wcześniej? Całkowita masa pierścieni jest w przybliżeniu o połowę mniejsza niż jednego z mniejszych lodowych księżyców Saturna, z których wiele wykazuje masywne ślady uderzenia na swojej powierzchni.
W szczególności jeden, Mały Księżyc Mimasnazywany Gwiazdą Śmierci, na jego powierzchni znajduje się szeroki na 130 kilometrów krater uderzeniowy o nazwie Herschel.
Nie jest to bynajmniej największy krater w Układzie Słonecznym. Jednak Mimas ma tylko około 400 kilometrów szerokości, więc to uderzenie nie wymagało dużo więcej energii, aby zniszczyć księżyc. Mimas składa się z lodu wodnego, podobnie jak pierścienie, więc możliwe jest, że pierścienie mogły powstać w wyniku takiego kataklizmu.
pierścień deszczu
Bez względu na ich kształt, przyszłość pierścieni Saturna nie budzi wątpliwości. Ziarna pyłu zderzają się z cząstkami lodu z bardzo dużą prędkością, odrywając małe fragmenty lodu i pyłu od cząstek macierzystych.
Światło ultrafioletowe ze słońca powoduje, że te części stają się naładowane elektrycznie w poprzek efekt fotoelektryczny. Podobnie jak Ziemia, Saturn ma pole magnetyczne, a po naładowaniu te maleńkie kawałki lodu są uwalniane z układu pierścieni i uwięzione przez pole magnetyczne planety.
Koordynując grawitację gigantycznej planety, są następnie kierowane w dół do atmosfery Saturna. Ten „deszcz pierścieniowy” został po raz pierwszy zaobserwowany z daleka przez sondy Voyager 1 i Voyager 2 podczas ich krótkich przelotów obok Saturna na początku lat 80.
w ostatnich dniach Papier z 2018 roku Naukowcy wykorzystali zliczenia pyłu, ponownie z CDA, kiedy Cassini przeleciał między pierścieniami a wierzchołkami chmur Saturna, aby zobaczyć, ile lodu i pyłu zostało utraconych z pierścieni w czasie. Badanie to wykazało, że co pół godziny traci się mniej więcej jedną pulę pierścieni o wymiarach olimpijskich.
To natężenie przepływu zostało wykorzystane do oszacowania, że biorąc pod uwagę ich obecną masę, pierścienie prawdopodobnie znikną za mniej niż 100 milionów lat. Te piękne pierścienie mają burzliwą historię i jeśli nie zostaną w jakiś sposób odnowione, zostaną pożarte przez Saturna.
Gareth Dorianpracownik naukowy podoktorancki w dziedzinie nauk o kosmosie, Uniwersytet w Birmingham
Ten artykuł został ponownie opublikowany z Rozmowa Na licencji Creative Commons. Przeczytać Oryginalny artykuł.
„Amatorski przedsiębiorca. Profesjonalny ekspert od internetu. Człowiek zombie. Nieuleczalny badacz popkultury”.