Пръстените на Сатурн са млади или стари?

Вижте по-големи. | Сатурн, чрез космическия кораб Касини. Изображение чрез НАСА / JPL-Caltech / Институт за космически науки / Европланета.

Преди четири десетилетия, когато за първи път учех астрономия, всички приехме, че емблематичните пръстени на Сатурн винаги са били там, толкова стари, колкото самата Слънчева система. Предположихме, че Сатурн се е образувал с пръстените си, които са огромни и славни, простиращи се на близо 200 000 мили (300 000 км) над екватора на планетата. Пръстените изглеждаха толкова неразделни за самия Сатурн. Но след това дойдоха посещенията на Сатурн от Вояджърс 1 и 2, през 1980 и '81. Техните наблюдения подсказват, че пръстените може да са по-млади от планетата - много по-млади - временно явление, продължило само милиони години през 4, 5-милиардния живот на нашата Слънчева система. И през последните години изглежда, че данните от космическия кораб "Касини" (2004-2017 г.) сякаш приковават идеята, че пръстените на Сатурн са на възраст от 10 милиона до 100 милиона години. Сега чуваме, че прозрението на Касини също не беше последната дума. Екип от изследователи отново възбуди дебата за възрастта на пръстените на Saturn s с проучване, което датира пръстените, както най-вероятно са се образували в ранната Слънчева система.

Авторите предполагат, че процесите, които за предпочитане изхвърлят прашни и органични материали от пръстените на Сатурн - „пръстен от дъжд“, който пада отчасти върху облаците на Сатурн - биха могли да направят пръстените да изглеждат по-млади, отколкото са в действителност. Касини всъщност се сблъска с този дъжд на пръстена, когато се гмурна между пръстените на Saturn и горната му атмосфера по време на своя Grand Finale през 2017 година.

Идеята се обсъжда тази седмица от астрономите на съвместна среща на Европейския конгрес по планетарни науки и AAS отдела за планетарни науки в Женева, Швейцария. Тя беше публикувана точно навреме за тази среща, на 16 септември 2019 г. в рецензираното списание Nature Astronomy .

Voyager 2 улови изображенията, за да направи този композит, направен през ултравиолетови, виолетови и зелени филтри. По това време изображението се смяташе за изумително подробно. Срещите на Вояджър 1 и 2 сатурн са се случили между девет месеца, през ноември 1980 г. и август 1981 г. Тези мисии бяха първите, които предизвикаха спекулации, че пръстените на Сатурн може да са по-млади, отколкото астрономите винаги са предполагали. Изображение чрез NASA / JPL-Caltech.

Изявление от авторите на новото проучване гласи:

Cassini s гмуркане през пръстените по време на мисията Grand Finale през 2017 г. предостави данни, които бяха интерпретирани като доказателство, че пръстените на Saturn са се образували само преди няколко десетки милиона години, по времето, когато динозаврите обиколи Земята. Гравитационните измервания, направени по време на гмуркането, дават по-точна оценка на масата на пръстените, които са съставени от повече от 95% воден лед и по-малко от 5% скали, органични материали и метали. След това изчислението на масата беше използвано, за да се определи колко дълго трябва да бъде изложен първият лед на пръстените, за да бъде изложен на прах и микрометеорити, за да достигне нивото на други замърсители, което виждаме днес. За мнозина това разреши мистерията на възрастта на пръстените.

Но не всички учени бяха убедени. В статия за пръстените на Сатурн в Scientific American през август е цитиран експертът по ринг Лука Доунс от Югозападния изследователски институт:

Нямам възражения срещу младите халки. Просто мисля, че никой не е намерил много правдоподобен начин да ги направи. Това изисква малко вероятно събитие.

С други думи, в ранната Слънчева система, когато е имало много отломки, летящи наоколо, е лесно да си представим динамичните процеси, способни да създават пръстените: улавянето на отломки от гравитацията на Сатурн и / или разпадането на комети, астероиди и др. или дори малки луни. След като пръстените започнаха да се оформят, също е лесно да си представим отделните частици на пръстена да се сблъскват една с друга и да се разпадат още по-малки, разпространявайки се около Сатурн, за да образуват пръстените му. Но, статията на Scientific American казва:

... е твърде трудно, казват някои критици, да се изработят такива експанзивни пръстени в сравнително спокойната слънчева система на сега и близо до миналото.

Астроном Aurélien Crida, чрез OCA. Той е водещ автор на новото проучване, според което пръстените на Сатурн са много стари.

Aurélien Crida от Observatoire de la Côte d'Azur, е водещ автор на новото изследване. Ето защо той смята, че дебатът все още не е уреден; той каза:

Не можем директно да измерим възрастта на пръстените на Сатурн като пръстените на пън на дърво, така че трябва да изведем възрастта им от други свойства като маса и химичен състав. Последните проучвания направиха предположения, че праховият поток е постоянен, масата на пръстените е постоянна и че пръстените запазват целия замърсен материал, който получават.

Въпреки това, все още има голяма несигурност по отношение на всички тези точки и когато сме взети с други резултати от мисията Касини, ние вярваме, че има сериозен случай, че пръстените са много, много по-стари.

Крида и неговите колеги твърдят в своето проучване, че масата, измерена по време на финала на мисията Касини, е в „изключително добро съгласие“ с модели на динамичната еволюция на масивни пръстени, датиращи от първичната слънчева система.

Галилей откри пръстените на Сатурн през 1610 г. Чрез ранния си телескоп той смяташе, че изглеждат като „дръжки“ или може би големи луни от двете страни на Сатурн. След това Кристиаан Хюйгенс се зае с наблюденията на Сатурн и публикува това компилиращо изображение, показващо как външността на Сатурн се е променила от 1610 до 1646 г. в неговата „Система Сатурниум“. Именно Хюйгенс разкри тайната на пръстените на Сатурн, казвайки: „Той [Сатурн] е заобиколен от тънък, плосък, пръстен, никъде не докосващ се, наклонен към еклиптиката.“ Прочетете повече история на познанието ни за пръстените на Сатурн.

Надя Дрейк, автор на статията за Сатурн на Scientific American през август, описа пръстените на Сатурн като „ледени частици, вариращи по размер от микроскопични до мобилни домове.“ Crida и колегите описаха отделните компоненти в пръстените на Сатурн по-прозаично като:

… Частици и блокове, вариращи по размер от метри до микрометри. Вискозните взаимодействия между блоковете предизвикват разпръскването на пръстените и пренасяне на материал като конвейер. Това води до загуба на маса от най-вътрешния ръб, където частиците попадат в планетата, и от външния ръб, където материалът преминава външната граница в регион, където започват да се образуват луни и спътници.

По-масивните пръстени се разпространяват по-бързо и губят маса по-бързо. Моделите показват, че каквато и да е първоначалната маса на пръстените, има тенденция пръстените да се сближават по маса, измерена от Касини след около 4 милиарда години, което съответства на времевия график на формирането на Слънчевата система.

Crida обобщи позицията на отбора си, казвайки:

От нашето сегашно разбиране за вискозитета на пръстените, масата, измерена по време на Касини Гранд Финал, би била естественият продукт на няколко милиарда години еволюция, което е привлекателно. Наистина, нищо не забранява пръстените да са се образували съвсем наскоро с тази прецизна маса и оттогава едва се развиват. Това обаче би било съвсем съвпадение.

Хсианг-Вен (Шон) Хсу от LASP и неговите колеги съобщиха през 2018 г., че успешно са събрали микроскопичен материал, струящ от пръстените на Сатурн. Прочетете още.

Хсиан-Вен Хсу от Лабораторията за атмосферна и космическа физика (LASP) в Боулдър, Колорадо, беше част от екип, който обяви резултати през октомври 2018 г., свързани с „дъждовен пръстен“. Резултатите чрез Касини показаха, че 600 килограма ( 1300 паунда) силикатни зърна падат върху Сатурн от пръстените всяка секунда. Други изследвания показват наличието на органични молекули в горната атмосфера на Сатурн, за които се смята, че произлизат от пръстените. Хсу коментира:

Тези резултати предполагат, че пръстените сами се „почистват“ от замърсители. Характерът на този потенциален процес на почистване на пръстени все още е загадъчен.

Нашето проучване обаче показва, че възрастта на експозиция не е непременно свързана с възрастта на образуване, поради което пръстените могат да изглеждат изкуствено млади.

Вижте по-големи. | Още едно изображение на Касини на пръстените на Сатурн, чрез НАСА / JPL-Caltech / Институт за космически науки / Европланета.

Долен ред: Изглежда, че данните на Касини показват пръстени с продължителност само от 10 милиона до 100 милиона години. Ново проучване предполага, че прашен и органичен материал, изхвърлен от пръстените на Saturn s - „пръстен от дъжд“ - би могъл да направи пръстените да изглеждат по-млади, отколкото са в действителност. Както сега стоят нещата, не знаем дали пръстените на Сатурн са млади или стари; знаем само, че астрономите продължават да учат за тях.

Източник: Пръстените на Сатурн всъщност са млади?

Чрез Европланета