Źródło zdjęcia: NASA / JPL
Nowe badania z University of Colorado pokazują, w jaki sposób recykling materiału może przedłużyć żywotność układu pierścieniowego, takiego jak wokół Jowisza, Saturna, Neptuna i Urana. Uważa się teraz, że są to stosy luźno zebranych gruzów, które wyciągają materiał z pierścieni, a następnie dostarczają go z powrotem, gdy zderzą się z innym przedmiotem. Statek kosmiczny Cassini NASA jest już w drodze na Saturna i powinien podać więcej szczegółów, kiedy przyjedzie w lipcu 2004 roku.
Chociaż pierścienie wokół planet takich jak Jowisz, Saturn, Uran i Neptun są stosunkowo krótkotrwałe, nowe dowody sugerują, że recykling orbitujących szczątków może wydłużyć żywotność takich pierścieni, według naukowców z University of Colorado.
Silne dowody sugerują, że małe księżyce w pobliżu gigantycznych planet, takich jak Saturn i Jowisz, są zasadniczo kupami gruzu, powiedział Larry Esposito, profesor w CU-Boulder's Laboratory for Atmospheric and Space Physics. Te odtworzone małe ciała są źródłem materiału na pierścienie planetarne.
Poprzednie obliczenia Esposito i współpracownika LASP Research, Joshua Colwella, pokazały, że krótkie czasy życia takich księżyców sugerują, że układ słoneczny jest prawie pod koniec wieku pierścieni. „Te filozoficznie nieatrakcyjne wyniki mogą nie opisywać naszego Układu Słonecznego i pierścieni, które mogą otaczać gigantyczne planety pozasłoneczne” - powiedział Esposito. „Nasze nowe obliczenia modeli wyjaśniają, w jaki sposób włączenie recyklingu może wydłużyć żywotność pierścieni i księżyców”.
Obserwacje z misji kosmicznych Voyager i Galileo pokazały różne pierścienie otaczające każdą z gigantycznych planet, w tym Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna. Pierścienie miesza się w każdym przypadku z małymi księżycami.
„Oczywiste jest, że małe księżyce nie tylko rzeźbią pierścienie poprzez ich grawitację, ale są również rodzicami materiału pierścienia”, powiedział Esposito. „W każdym układzie pierścieni procesy destrukcyjne, takie jak mielenie, przyciemnianie i rozprzestrzenianie, działają tak szybko, że pierścienie muszą być znacznie młodsze niż planety, które okrążają”.
Modele numeryczne Esposito i Colwella z lat 90. pokazały „kaskadę kolizyjną”, w której księżyce planety są rozbite na mniejsze księżyce, gdy zostaną uderzone przez asteroidy lub komety. Fragmenty są następnie rozbijane, aby utworzyć cząsteczki w nowych pierścieniach. Same pierścienie są następnie mielone na pył, który jest zamiatany.
Ale według Colwella: „Niektóre fragmenty tworzące pierścienie mogą zostać ponownie nagromadzone zamiast zostać zmielone na pył. Nowe dowody wskazują, że niektóre szczątki nagromadziły się w księżycach lub księżycach zamiast znikać w wyniku erozji kolizyjnej. ”
„Proces ten przebiegał szybko”, powiedział Esposito. „Typowy pierścień ma mniej niż kilkaset milionów lat, w mgnieniu oka w porównaniu z planetami, które mają 4,5 miliarda lat. Naturalnie powstaje pytanie, dlaczego wciąż istnieją pierścienie, które można sfotografować w takiej chwale, odwiedzając ludzkie statki kosmiczne, które pojawiły się ostatnio na scenie - powiedział.
„Odpowiedzią wydaje się teraz kosmiczny recykling” - powiedział Esposito. Za każdym razem, gdy księżyc jest niszczony przez uderzenie kosmiczne, duża część uwolnionego materiału jest przechwytywana przez inne pobliskie księżyce. Te pochodzące z recyklingu księżyce są zasadniczo zbiorem gruzu, ale dzięki recyklingowi materiału przez serię małych księżyców żywotność układu pierścieniowego może być dłuższa, niż początkowo sądziliśmy. ”
Esposito i były współpracownik LASP Research Robin Canup, obecnie z oddziału Boulder w Southwest Research Institute, wykazali za pomocą komputerowego modelowania, że mniejsze fragmenty mogą zostać przechwycone przez inne księżyce w systemie. „Bez tego recyklingu pierścienie i księżyce wkrótce znikną” - powiedział Esposito.
Ale przy większym recyklingu, żywotność jest dłuższa, powiedział Esposito. Ponieważ większość materiałów jest poddawana recyklingowi, jak obecnie wydaje się w przypadku większości pierścieni, żywotność jest znacznie większa.
„Chociaż poszczególne pierścienie i księżyce, które teraz widzimy, są efemeryczne, zjawisko to utrzymuje się przez miliardy lat wokół Saturna”, powiedział Esposito. „Wcześniejsze obliczenia ignorowały zbiorowe skutki innych księżyców w przedłużaniu trwałości pierścieni poprzez wychwytywanie i recykling materiału pierścieniowego”.
Esposito, główny badacz spektrografu o wartości 12 milionów dolarów na statku kosmicznym Cassini, który ma przybyć na Saturna w lipcu 2004 r., Przyjrzy się uważnie procesom destrukcji i przechwytywania w pierścieniu F Saturna, aby potwierdzić i obliczyć to wyjaśnienie. Esposito odkrył Pierścień F, korzystając z danych z misji NASA Voyager 2 na planety zewnętrzne wystrzelonej w 1978 roku.
Oryginalne źródło: University of Colorado News Release
