Cassini, az a kis űrhajó, amelyik lehetséges, lángosan megy ki. A következő négy hónapban a valaha készült legkifinomultabb szonda bizonytalanul táncol a Saturn és jeges gyűrűi között, látványos képeket készítve ezzel a soha nem feltárt régióval. A 20 éves utazásának ebben a nagy döntőben a Cassini új figyelmet fog felhívni a naprendszerben már a leginkább elbűvölő és leginkább rejtélyes gyűrűkészlet eredetére.
kapcsolodo tartalom
- A Cassini visszajuttatott első képeit a Saturn merüléséből
- Szia Bye Cassini, a szomorú űrszonda, amely felfedte a Saturn titkait
- Nézze meg a Saturn új képeit Cassini legújabb pályájáról
A csillagászok számára ezeknek a gyűrűknek a legtartósabb rejtélye az életkoruk. Annak ellenére, hogy régóta ősinek tekintik, az elmúlt években a szellemességük vita tárgyát képezte, bizonyítékokkal fiatalságosabb formációra utalva. Most az új kutatás alátámasztja azt az elképzelést, hogy a Szaturnusz gyűrűi milliárd éves helyett több millió évesek.
A Saturn történelmének egy pontján egy por- és gázkorong a hold körül összecsapódott a hihetetlen gyűrűkbe, amelyeket ma látunk. Néhány olyan hold, amely az e gyűrűkbe be- és kihúzza, ugyanabból az anyagból származhat, vagyis az, hogy ezeknek a holdoknak a randevúzása segíthet nullán belépni a Szaturnusz gyűrűinek korában. Az új kutatás szerint ezek közül a belső holdok közül három régebbi, mint ahogy a tudósok feltételezték - utalva a gyűrűk ősi eredetére is.
"Ez egy nagyon remek puzzle, mert minden kapcsolódik egymáshoz" - mondta Edgard Rivera-Valentin, a Puerto Ricó-i Arecibo Obszervatóriumban. Ahelyett, hogy az összes hold és gyűrű korát megoldaná, Rivera-Valentin lassan lépésről lépésre halad a kihíváson. „Egy darabot próbálok kivágni” a puzzle - mondja.
2016-ban a Rivera-Valentin új számítógépes modelleket kezdett használni a Szaturnusz holdjainak Iapetus és Rhea ütközési történetének vizsgálatához, és megállapította, hogy ezek a naprendszer 4, 6 milliárd éves életének korai szakaszában kialakultak. Megállapításai, amelyeket a texasi márciusban megrendezett hold- és bolygótudományi konferencián mutattak be, alátámasztják azt az elképzelést, miszerint a Szaturnusz gyűrűi idősebbek, mint gondolnánk.
Amellett, hogy önmagában érdekes, a Szaturnusz gyűrűi és holdjai tanácsot kínálhatnak azok számára is, akik a saját Naprendszerünkön kívül gyűrűs bolygók vadászatát végzik. Eddig csak egy gyűrűs exoplanetot azonosítottak - ami furcsanak tűnik, tekintve, hogy a rendszerünkben mind a négy gáz óriás büszkélkedhet. Ha a Saturn holdjai és gyűrűi fiatalok, akkor ez magyarázatot nyújthat.
"Ha a Saturn gyűrűi fiatalok, akkor egy (hipotetikus) megfigyelő, amely a Naprendszerünket nézi, nem látta volna őket, ha mondjuk, egy milliárd évvel ezelőtt" - mondta Francis Nimmo, a bolygó tudós, aki a jeges világok eredetét vizsgálja a Kaliforniai Egyetem, Santa Cruz.
Talán más világoknak is vannak rövid életű gyűrűi, amelyek rövid megjelenése az űridő hosszú lencséjén megnehezíti őket, hogy észrevegyék a Földet. Ebben az esetben, csakúgy, mint a Naprendszeren kívüli személyeknek korlátozott lehetősége lenne gyűrűket kémlelni a Szaturnusz körül, az emberi megfigyelők ugyanúgy korlátozottak abban a képességükben, hogy észrevegyék a gyűrűs exoworldeket.
A hosszú életű holdok és gyűrűk viszont azt jelentenék, hogy az ilyen világok gyakoriak és nyilvánvalóan elrejtőzhetnek - akár évtizedeknyi adatvesztés miatt, akár a technológiai korlátok miatt.
Ez a hamis színű kép olyan rádiójelekkel jött létre, amelyeket Cassini küldött vissza a Földre a Szaturnusz gyűrűin keresztül. (NASA / JPL) Ősi hegek
Más világok életkorának kiszámításakor a tudósok nagyban támaszkodnak a kráterekre. Az ütési hegek és a Naprendszer nehéz bombázásának periódusaival összekapcsolva nagyjából meg tudják becsülni, hogy a felület milyen öreg -, ami maga a világ felső határát képezi. A korábbi kutatások szerint a Szaturnusz gyűrűi és holdjai csak százmillió évesek, és viszonylag fiatalokká teszik őket a Naprendszer életében.
A probléma az, hogy a naprendszer hogyan viselkedett a múltban, a folyamatban lévő vita tárgya. 2005-ben új elmélet alakult ki, amelyben Uránusz és Neptunusz táncoltak egymással, jeges törmeléket befelé tolva a többi bolygó felé. De Rivera-Valentin kutatása szerint az anyag esője (késő nehéz bombázás néven ismert) teljesen elpusztította volna a Saturn legfiatalabb holdját, Mimaszt.
Rivera-Valentin úgy döntött, hogy a problémát a másik végétől kezeli. A múltban egy hallgatóval dolgozott annak kiszámításánál, hogy mennyi törmelék csapott be Iapetusba, melynek szerint a modellek szerint a legidősebb hold. Egy hasonló technikával kitalálva, mennyi anyagot rejt egy másik hold, Rhea, rájött, hogy a műholdat sokkal kevésbé bombázták, mint Iapetus.
Ennek oka az lehet, hogy a Holdra ütköző anyag mennyisége kisebb volt, mint az előzőleg kiszámították. Vagy az lehet, hogy a Rhea sokkal később alakult ki, mint Iapetus, talán nem sokkal a késő nehéz bombázás után, amely 3, 9 milliárd évvel ezelőtt történt. De a kráterszám alapján a Rhea hegek azt mutatják, hogy nem lehet annyira fiatal, mint néhány modell jósolta.
"Tehát a modell, amely szerint 100 millió évvel ezelőtt alakulhattak volna ki, legalább azt mondom, hogy nem, valószínűleg nem ez a helyzet" - mondta Rivera-Valentin. A késői nehéz bombázás idején kialakult Rhea-ra utaló modellek mindazonáltal a Hold kráterző történetével működnek. A Rivera-Valentin kutatása azáltal, hogy leütötte a fiatalabb gyűrűk egyik támasztékát, hozzájárult annak felépítéséhez, hogy a Szaturnusz műholdai sokkal régebbi eredetűek.
Az óra visszafordítása
Mivel a krattázási történelem módszere annyira függ attól, hogy megértsük, hogyan fejlődött a Naprendszer, Nimmo úgy döntött, hogy más taktikát alkalmaz a holdkorszak követésére. Tanulmányai kimutatták, hogy a holdnak legalább néhány száz millió évesnek kell lennie, kizárva azokat a modelleket, amelyek csak 100 millió évre állították.
"Kihúzhatja az órát hátra, és megnézheti, hol vannak korábban" - mondta Nimmo. A témával kapcsolatos korábbi kutatások mindössze félmilliárd évvel ezelőtt a Mimaszt közvetlenül a Saturn mellett helyezték el, és arra utaltak, hogy fiatal lehetett volna. Ez a kutatás azonban feltételezte, hogy a holdak a múltban ugyanúgy viselkedtek, mint ma.
Nimmo viszont azt vizsgálta, hogyan lehettek volna másképp kölcsönhatásba lépni fiatalabb korukban. "Annak ellenére, hogy a műholdak jelenleg nagyon gyorsan távoznak, korábban nem mozogtak olyan gyorsan, és így a műholdak könnyen 4 milliárd éves lehetnek" - mondta.
Nimmo kibontotta a több mint 60 hold közül kettő dinamikáját, hogy több bizonyítékot találjanak ősi formájukra. A korábbi modelljével ellentétben, amely a holdjaikat a mai hold körüli tekercselésével visszafordította, beszámolt arról, hogy a Szaturnusz hogyan befolyásolta volna a holdakat. A Szaturnusz a holdakat a körüli pályára vontatja, és a holdak egymás felé húznak. Ezek az állandó húzások melegítik központjukat, és a hő ezután a felület felé mozog.
"Időbe telik, amíg ez a hőmérséklet tovább terjed, mert a hő csak egy bizonyos sebességgel vezet át, tehát ezt egy idő skálán használhatjuk" - mondta.
A Dionón az áramló jég kitöltötte néhány ütköző medencét. Ha az ütközés maga elolvadt volna a jégből, a kráterek a felszínen ellazultak volna - mondta Nimmo. Ehelyett a hőnek a szomszédos húzásból kell származnia. Az olvadást hőmérőként használta annak meghatározására, hogy a hold legalább néhány száz millió évvel rendelkezik, bár 4, 5 milliárd évig könnyen elfordulhatott. Ez kizárja azokat a modelleket, amelyek mindössze 100 millió évvel a holdra keltenek.
A jövőbeni tanulmányokban Nimmo reméli, hogy megvizsgál más holdokat, mint például Tethys, akiknek gyors mozgásának elősegítenie kell a születése körüli idő csökkentését. És bár kutatása, amely Jim Fuller által a kaliforniai Technológiai Intézetben elvégzett korábbi munkára épül, bizonyos korlátozásokat ír elő a műholdak születésekor, az életkorbeli különbség továbbra is nagy. "Nem mindent fog megoldani" - mondta.
Gyűrűs exoplanetek
Eddig az egyetlen ismert gyűrűs exoplanet a J1407b, egy fiatal világ, amelyben a sportszörny 200-szor nagyobb gyűrűvel bír, mint a Szaturnuszé, és hasonló lehet a korai Naprendszer gáz óriásaihoz.
"Az ötlet az, hogy a Saturn gyűrűi egyszer olyan nagyok voltak" - mondta Matt Kenworthy, a Leideni Megfigyelő Intézet, aki a szörnyeteg gyűrűket 2015-ben azonosító csoportot vezette. a napszél fújt el. Annak megértése, hogy a holdak és esetleg a gyűrűk ősi-e, segíthet felfedni, hogy a Szaturnusz hordozza-e ezen ősi gyűrűk maradványait.
Ha a Szaturnusz gyűrűi régiek, akkor ez azt jelenti, hogy más egzoplanetek körül is léteznek. Akkor miért azonosított eddig csak egy világot? Kenworthy szerint ez részben az idő miatt. A földgáz óriásnak elég messzire történő felfigyeléséhez a naptól ahhoz, hogy megtapadjon a jeges gyűrűkön, körülbelül 10 évnyi adat szükséges, amelyeket csak a közelmúltban állítottak össze.
"Valószínűleg megbotlottunk azon sok közül, amelyek már ülnek az adatokban, és csak a régi adatok átvizsgálásának kérdése - mondta Kenworthy.
