Czy potrafisz sobie wyobrazić Układ Słoneczny bez pierścieni Saturna? Czy potrafisz wyobrazić sobie Ziemię w czasie, gdy dinozaury wędrowały po planecie? Według nowego artykułu, te dwa mogły się pokrywać.
Dane z misji Cassini pokazują, że pierścienie Saturna mogą mieć zaledwie 10 do 100 milionów lat. Być może nie było ich za panowania dinozaurów i mogą być dość nowoczesnym rozwinięciem w naszym Układzie Słonecznym.
Cassini zebrała te dane podczas ostatnich orbit wokół Saturna w 2017 roku, 13 lat po przybyciu do gazowego giganta. Gdy skończyło się paliwo, zespół Cassini wysłał statek kosmiczny na serię 22 bardzo bliskich orbit między Saturnem i jego pierścieniami, 2600-3900 km (1600-2400 mil) ponad szczytami chmur. Dane z tych nurkowań doprowadziły naukowców do nowej prognozy wieku dla pierścieni Saturna.
„Dopiero zbliżając się do Saturna na końcowych orbitach Cassiniego, byliśmy w stanie zebrać pomiary, aby dokonać nowych odkryć.”
Autor prowadzący badania Luciano Iess, zespół nauk radiowych Cassini, Uniwersytet Sapienza w Rzymie.
Na 6 z 22 bliskich orbit Cassini nawiązała połączenie radiowe z Ziemią. Monitorując to połączenie, naukowcy byli w stanie określić pole grawitacyjne Saturna i masę jego pierścieni. Nowe szacunki wieku oparte są na tych danych, a wyniki zostały opublikowane w artykule zatytułowanym „Pomiar i implikacje pola grawitacyjnego Saturna i masy pierścienia”.
Przed tymi głębokimi nurkowaniami Cassini zawsze znajdował się poza pierścieniami, co oznacza, że wszelkie odczyty grawitacyjne były kombinacjami masy Saturna i masy pierścieni. Nurkując pomiędzy planetą i jej pierścieniami, Cassini był w stanie oddzielić grawitację Saturna od pierścieni, umożliwiając pomiar masy pierścieni.
Jak mówi nowy artykuł: „Wewnętrzna struktura Saturna, głębokość jego wiatrów oraz masa i wiek jego pierścieni ograniczają jego powstawanie i ewolucję”. Cassini został wysłany do Saturna, przynajmniej częściowo, aby zrozumieć, jak wszystkie te czynniki pasują do siebie. Dalej artykuł mówi: „Pomiary grawitacji na Saturnie można wykorzystać do określenia masy pierścieni, która jest związana z ich wiekiem metodami datowania dynamicznego i kompozycyjnego”.
Ten artykuł, kierowany przez członka zespołu nauk radiowych Cassini, Luciano Iess, z Sapienza University of Rome, koncentrował się tylko na pierścieniach A, B i C. Masę innych, znacznie mniejszych pierścieni, uznano za nieistotną.
„Dopiero zbliżając się do Saturna na ostatnich orbitach Cassiniego, byliśmy w stanie zebrać pomiary, aby dokonać nowych odkryć” - powiedział główny autor Luciano Iess. „Dzięki tej pracy Cassini spełnia podstawowy cel swojej misji: nie tylko określenie masy pierścieni, ale także wykorzystanie tych informacji do udoskonalenia modeli i określenia wieku pierścieni”.
Jak masa pierścieni Saturna mówi nam o ich wieku?
Naukowcy już wiedzą, że istnieje związek między masą pierścieni Saturna a ich wiekiem. Im niższa masa pierścieni, tym są młodsi. Jest tak, ponieważ pierścienie są jasne i wykonane głównie z lodu. Przez długi czas byliby zanieczyszczeni gruzem i ciemniejący, co wskazywałoby na wiek. Ponadto, aby być starszymi, musieliby być znacznie bardziej masywni, aby przetrwać tak długo. Nie mogą być ani stare, ani jasne. Teraz, gdy naukowcy mają lepsze obliczenia masy pierścieni, mogą dokładniej oszacować wiek.
To oszacowanie wieku pierścieni jest sprzeczne z wcześniejszymi badaniami opartymi na danych Cassini. Badanie z 2008 roku wykazało, że pierścienie mają miliardy lat. Z biegiem lat inne badania zawierały podobny przypadek. Ale do tej pory żadne badanie nie miało dokładnych pomiarów masy do pracy.
Nadal pozostaje problem powstawania pierścieni. Nowe dowody na to, że młode pierścienie nadają wiarygodność teoriom, które powstały z komety, która wędrowała zbyt blisko i została rozerwana przez grawitację Saturna - lub przez wydarzenie, które rozpadło wcześniejsze pokolenie lodowych księżyców.
„W przypadku młodszych pierścieni wymagałaby komety lub centaura (jednego z grupy małych, lodowych obiektów), a może nawet księżyca, który poruszałby się zbyt blisko Saturna. Grawitacja Saturna rozerwałaby ten obiekt, a następnie pozostałe fragmenty uformowałyby pierścienie ”- wyjaśniła Linda Spilker, naukowiec projektu Nasa Cassini, w 2017 r.
Od dawna uważano, że pierścienie mają miliardy lat i powstały wkrótce po tym, jak zrobił to Saturn. Ale w miarę jak naukowcy pracują nad tym problemem, a wraz z coraz lepszymi danymi, ten pogląd zanika. Wygląda coraz bardziej, jakby coś ostatnio za bardzo zbliżyło się do Saturna i rozpadło się, tworząc pierścienie.
Ile waży pierścienie Saturna?
Według tych nowych pomiarów masa pierścieni Saturna wynosi (1,54 ± 0,49) × 1019 kg lub około 15,4 sextillionu kg. Pierścienie mają masę około połowy masy księżyca Saturna Mimasa. Właśnie dlatego masz coś ciekawego do powiedzenia na następnym przyjęciu koktajlowym.
Źródła:
- Artykuł badawczy: Pomiar i implikacje pola grawitacyjnego Saturna i masy pierścienia
- Informacja prasowa: Cassini Data NASA pokazuje pierścienie Saturna stosunkowo nowe
- BBC News: Cassini sugeruje w młodym wieku pierścienie Saturna
- Wikipedia: Rings of Saturn
- Space Magazine: Pierścienie Saturna mogą mieć miliardy lat
