Великолепные кольца Сатурна являются одной из самых впечатляющих особенностей нашей Солнечной системы и, безусловно, любимыми для любого астронома на заднем плане. Являются ли они неотъемлемой частью нашей солнечной системы на протяжении большей части ее существования или они появились недавно?
Конечно, у нас нет данных наблюдений, сделанных миллионы или миллиарды лет назад, поэтому мы можем только предполагать их вероятный возраст. До недавнего времени астрономы считали, что они, вероятно, были древними, поскольку крупные столкновения, которые, вероятно, привели к их образованию, были гораздо более вероятны в ранней перенаселенной Солнечной системе. Однако недавние данные, полученные с “Кассини”, изменили этот вывод.
Зонд “Кассини” в течение многих лет проводил подробные наблюдения Сатурна и его колец, пока в сентябре этого года не врезался в планету. Ученые все еще анализируют все данные, которые он отправил домой. Два ряда свидетельств указывают на то, что кольца Сатурна намного моложе, чем предполагалось ранее.
Первое новое открытие касается толщины колец, особенно главного кольца В. Астрономы оценили массу колец и пришли к выводу, что в совокупности они больше, чем у спутника Сатурна Мимаса. Это еще раз указывает на то, что они образовались в результате мощного столкновения, что приводит к гипотезе о древнем кольце. Однако наблюдения Cassini пересмотрели нашу оценку массы колец.:
Иесс возглавляет группу радиотехнических экспериментов Cassini, которая использовала крошечные доплеровские сдвиги в радиосигнале космического аппарата для определения массы объектов, вокруг которых он вращался. Когда “Кассини” во время своих последних пролетов начал заполнять пространство между Сатурном и его кольцами, команда смогла определить гравитационное притяжение колец и, следовательно, их массу. “Центральное значение неизменно составляет 0,4 массы Мимаса”, – сказал Иесс.
Таким образом, масса колец меньше, чем мы думали, что делает более вероятным их более позднее происхождение. Это кажется довольно слабым доказательством, но следующее является более весомым. “Кассини” также провел наблюдения, которые пересмотрели наши оценки скорости “потока микрометеоритов” – это скорость, с которой темные закопченные микрометеориты попадают на Сатурн из внешней части Солнечной системы. Эта темная пыль затемняет ледяные кольца Сатурна. Поэтому мы могли бы использовать измерение того, насколько темными и закопченными являются кольца, чтобы оценить их возраст. Однако нам также необходимо знать скорость, с которой это происходит, – поток.
Кропотливые измерения, проведенные Cassini в течение 12 лет, позволили нам получить гораздо более точные данные, которые в 10 раз превышают ранее рассчитанный поток. Это, в свою очередь, снижает предполагаемый возраст колец, основанный на их закопченности. Это гораздо более веское доказательство, и оно довольно близко к прямому определению их возраста.
Новая оценка возраста колец составляет всего 150-300 миллионов лет. Это намного моложе, чем считалось ранее.
Это означает, что на протяжении большей части истории Солнечной системы Сатурн не имел своей нынешней кольцевой системы. Возможно, нам просто повезло, что мы живем в такое редкое и прекрасное зрелище.
Связанный с этим вопрос заключается в том, как долго продержатся кольца. На этот вопрос пока нет ответа, но данные “Кассини” могут помочь нам ответить и на этот вопрос. Кольца, по-видимому, действительно падают на Сатурн с ближнего края. Материал из колец также вытекает с внешнего края. Но в настоящее время существует широкий спектр оценок того, как долго просуществуют такие кольца, и нет четкого консенсуса. Возможно, они просуществуют менее миллиарда лет или даже меньше.
Это может означать, что кольцевые системы вокруг крупных газовых гигантов появлялись и исчезали на протяжении нескольких миллиардов лет истории нашей Солнечной системы. У всех газовых гигантов есть кольца, но у Юпитера, Нептуна и Урана они тонкие. Являются ли эти тонкие кольца остатками или они образовались тонкими? Имел ли Юпитер миллиард лет назад массивную кольцевую систему, в то время как Сатурн был относительно небольшим?
Возможно, мы никогда не узнаем ответа на этот вопрос, но, возможно, мы сможем больше узнать о прошлом по остаткам сегодняшнего дня. И в этом заключается более глубокий урок. Мы можем узнать о прошлом с научной точки зрения, сделав разумный вывод из информации, которую мы можем собрать сегодня.
