Dodano: 18 styczeń 2019r.

Saturn nie zawsze miał pierścienie

Saturn swój wyjątkowy wygląd zawdzięcza pierścieniom. Ale w długiej historii Układu Słonecznego ta planeta nie zawsze tak wyglądała. Naukowcy znaleźli dowody na to, że pierścienie Saturna są stosunkowo młode i mają mniej niż 100 milionów lat.

 

Sonda Cassini w ostatnich dniach przed uderzeniem w Saturna wykonała kilka przelotów między nim, a jego pierścieniami. Oczywiście podczas tych manewrów sonda gromadziła dane, które teraz zostały wykorzystane przez naukowców do określenia masy pierścieni i oszacowania ich wieku. Jak ustalili badacze, pierścienie są stosunkowo młode i mają między 10 a 100 milionów lat.

Badania potwierdzają hipotezę, że pierścienie Saturna są pozostałością po komecie lub innym obiekcie z Pasa Kuipera, który został schwytany przez grawitację planety. Wyniki prac naukowców zostały opublikowane na łamach pisma „Science”.

 

W końcowej fazie misji nazywanym „Grande Finale”, sonda Cassini nurkowała pomiędzy planetą, a jej najbardziej wewnętrznym pierścieniem. Przeloty odbywały się na wysokości 2600-3900 kilometrów ponad wierzchołkami chmur Saturna. Pomiary dokonane podczas 22 takich przelotów posłużyły badaczom do oszacowania ilości materiału składającego się na pierścienie oraz oszacowania ich masy na podstawie siły przyciągania grawitacyjnego.

Wyniki wskazują, że masa pierścieni jest równa około 40 proc. masy Mimasa – jednego z księżyców planety. Mimas z kolei jest około 2000 razy mniejszy od naszego Srebrnego Globu. Naukowcy ustalili też, że pierścienie są stosunkowo młode, oczywiście w kosmicznej skali. Badacze sądzą, że powstały mniej niż 100 milionów lat temu, być może nawet całkiem niedawno, bo 10 milionów lata temu.

Szacunkowa masa jest oparta na danych wskazujących, jak bardzo droga lotu sondy Cassini została zmieniona przez grawitację pierścieni. Początkowo jednak pomiary nie pasowały do przewidywań opartych na modelach planety i pierścieni. Dopiero gdy zespół obliczył bardzo głębokie ruchy atmosfery planety, pomiary nabrały sensu.

- Kiedy po raz pierwszy spojrzałem na dane byłem zbity z tropu, nie wierzyłem w nie, bo ufałem naszym modelom. Zajęło to trochę czasu, żeby zrozumieć, iż musiał zaistnieć jakiś efekt, który zmienił pole grawitacyjne. Tego na początku nie rozważaliśmy - powiedział Burkhard Militzer z University of California – Berkeley. - Okazało się, że są to masywne przepływy w atmosferze na głębokości co najmniej 9000 kilometrów w rejonie równikowym. Początkowo myśleliśmy, że te chmury są jak chmury na Ziemi, które są ograniczone do cienkiej warstwy i nie zawierają prawie żadnej masy, ale te na Saturnie są naprawdę masywne – dodał.

Podczas badań obliczono również, że powierzchniowa warstwa chmur znajdujących się na równiku planety obraca się o 4 procent szybciej, niż warstwa znajdując się na głębokości 9000 kilometrów. Ta głęboka warstwa potrzebuje 9 minut więcej czasu na obrót, niż wierzchnia warstwa chmur, która okrąża planetę raz na 10 godzin i 33 minuty.

- Odkrycie głęboko wirujących warstw jest zaskakującym odkryciem dotyczącym wewnętrznej struktury planety - powiedziała Linda Spilker z Jet Propulsion Laboratory. - Pytanie brzmi, co wywołuje ten proces i co nam to mówi o wnętrzu Saturna – dodała.

Zespół uczonych kierowany przez Luciano Iessa z Uniwersytecie Rzymskiego „La Sapienza” obliczył także, że skaliste jądro planety musi mieć od 15 do 18 mas Ziemi. Wyniki te są podobne do wcześniejszych szacunków.

Wyniki badań rozstrzygają długotrwały spór wśród planetologów dotyczący pierścieni Saturna. Niektórzy z nich sądzili, że pierścienie powstały wraz z planetą około 4,5 miliarda lat temu z lodowych szczątków pozostających na orbicie po uformowaniu się Układu Słonecznego. Inni, że pierścienie są bardzo młode i że Saturn w pewnym momencie „złapał” obiekt z pasa Kuipera lub kometę i stopniowo zredukował go do orbitującego wokół gruzu.  

 

Źródło: University of California - Berkeley, fot. NASA/JPL-Caltech image