Роковая судьба колец Сатурна

судьба колец Сатурна Исследования космоса

Каков возраст колец Сатурна? Или зададим вопрос немного по другому: если бы у динозавров были телескопы, смогли бы они их увидеть?

На протяжении десятилетий у исследователей не было четкого ответа на этот вопрос. С одной стороны, размеры и сложность колец Сатурна предполагают, что эта структура не очень устойчива. И, следовательно, довольно молодая. Однако в 1970-х годах было сделано открытие, что все планеты-гиганты Солнечной системы имеют кольца. И это заставило многих экспертов изменить свое мнение.

Да, частицы в кольцах могут иметь нестабильные орбиты. Но сами кольца могут быть устойчивыми в течение больших интервалов времени. Благодаря притоку нового материала в виде маленьких спутников, пересекающих предел Роша, их фрагментов или меньших захваченных тел.

Но кто оказался в итоге прав? Что же, сегодня астрономы знают, что кольца Сатурна очень молоды с геологической точки зрения.

Кольца Сатурна
Вот как мог бы выглядеть Сатурн через сто миллионов лет. Источники: НАСА/Кассини/Джеймс О’Донохью.

 

Эрозия колец Сатурна?

Но если они молодые, возникает другой вопрос: как долго они будут существовать? Точно это неизвестно. Но многие исследователи уверены, что исчезнут они примерно через сто миллионов лет. Но если это действительно так, мы вряд ли бы увидели кольцевую систему в самом расцвете ее жизни.

Ключ к пониманию будущей стабильности системы колец Сатурна зависит от многих факторов. Но в основном это зависит от двух механизмов, которые выбрасывают частицы из колец в атмосферу. Как это работает? Давайте узнаем.

Первый механизм основан на том предположении, что кольцевые частицы образованы в основном водяным льдом. И в меньшей степени органическими веществами (толинами). Солнечное излучение и космические лучи могут медленно, но верно ионизировать мелкие частицы льда. И эти заряженные крупинки направляются магнитным полем Сатурна к планете.

Советуем почитать  Звездные войны и история Ордена тамплиеров

основные кольца Сатурна
Главные кольца Сатурна (NASA/JPL/Wikipedia.

На самом деле, и как это часто бывает в астрономии, этот эффект уже был давно известен. Обсерватория Кека, расположенная на Гавайях, в 2011 году обнаружила признаки такой электромагнитной эрозии колец Сатурна. С Земли невозможно наблюдать за частичками льда, которые текут из колец в верхние слои атмосферы Сатурна. Однако можно измерить количество ионов триводорода (или протонированного молекулярного водорода). Яркие полосы в инфракрасном диапазоне, наблюдаемые на определенных широтах Сатурна, являются результатом столкновения триводорода с ионосферой.

Наличие этих полос обусловлено почти идеальным совмещением магнитной оси Сатурна с осью его вращения. Они отклонены друг от друга всего на 0,0095º. И это уникальная аномалия среди планет-гигантов. Подобное выравнивание приводит к тому, что дождь из частиц выпадает более или менее на одних и тех же широтах в обоих полушариях. Что облегчает их наблюдение в инфракрасном диапазоне с помощью наземных телескопов. И новый анализ наблюдений, сделанных обсерваторией Кека в 2011 году показывает, что этот механизм работает даже более эффективно, чем ожидалось. Согласно созданным моделям, кольца (по крайней мере, внутренние кольца B, C и D) исчезнут менее чем через триста миллионов лет.

Второй механизм

Но есть и второй механизм эрозии. Существование которого хотя и подозревалось, но никто не измерял его непосредственно.

До 2017 года зонд «Кассини» совершил 22 облета Сатурна. И прошел через промежуток между кольцами и планетой. Во время Гранд-финала своей миссии «Кассини» обнаружил поток частиц от колец, падающих прямо на экватор Сатурна. Зонд установил, что масса материала, падающего на планету, достигает десяти тонн в секунду!

Ученые подсчитали, что при задействовании обоих эрозионных механизмов у колец Сатурна осталось не более ста миллионов лет жизни.

Но когда образовались кольца Сатурна? Ответ на этот вопрос зависит от их массы. И чем они массивнее, тем старше. После визита «Вояджера-1» и «Вояджера-2» было подсчитано, что масса колец должна составлять около 70% или 80% массы Мимаса. Это маленький спутник Сатурна диаметром около 400 километров.

Эта цифра не очень большая. Поэтому можно сделать вывод, что у колец Сатурна относительно юный возраст.

Однако неопределенность в данном случае может быть просто огромной. Когда «Кассини» начал изучать Сатурн в 2004 году, он обнаружил, что кольца намного сложнее, чем ожидалось. И что они могут содержать значительно больше скрытой массы в виде непрозрачных частиц. Особенно в кольце B.

Молодость колец Сатурна

Однако во время прохождения сквозь кольца зонд «Кассини» смог напрямую измерить массу колец. Благодаря их гравитационному влиянию на орбиту космического аппарата. В результате оказалось, что масса колец Сатурна примерно равна той, что рассчитана по данным «Вояджеров». И что кольца не могут быть старше двухсот миллионов лет. И вероятнее всего они образовались в последние сто миллионов лет.

Другой метод измерения возраста колец основан на анализе постепенного потемнения образующих их ледяных частиц. Это происходит из-за постоянно сталкивающихся с ними микрометеоров. Результаты, полученные при использовании этой методики весьма разнообразны. Поскольку зависят от исходной плотности и состава самих колец. Которые, что очевидно, весьма неоднородны. Последние оценки возраста колец А и В (двух наиболее четких внешних) находятся в диапазоне от 30 до 150 миллионов лет. В то время как кольцу С, самому темному и внутреннему из трех больших, от 15 до 90 миллионов лет.

изображение Сатурна
Сатурн (НАСА/Лаборатория реактивного движения).

Короче говоря нам повезло, что мы живем в такие времена Солнечной системы, когда Сатурн окружен красивыми кольцами. Теперь остается только объяснить, благодаря какому драматическому событию они образовались. Потому что наличие этих огромных колец означает, что тело размером с Мимас было просто разорвано на части. А такое случается не каждый день. И если один спутник был разрушен, другие вполне могли постичь та же участь.

И если это так, то возможно, что Энцелад и другие спутники Сатурна на самом деле очень молоды. Что объясняет кстати необычайную активность Энцелада.

Поэтому, возможно, нам повезло вдвойне.

Понравилась статья? Поделитесь ей в социальных сетях! Огромное спасибо!
Живой Космос
Добавить комментарий