Почему у Сатурна есть кольца?

СатурнУдивительные кольца делают его одним из самых красивых объектов для звездных наблюдателей в небе. Великолепная кольцевая система видна даже через небольшой телескоп, хотя и не с большой детализацией. Лучшие виды пришли с космических кораблей, таких как Вояджеры и миссии Кассини. Благодаря этим близким контактам ученые-планетарии получили много информации, которая помогает осветить происхождение, движения и эволюцию колец Сатурна.

Ключевые вынос

Через телескоп кольца Сатурна выглядят почти твердыми. Некоторые ранние астрономы, такие как Жан-Доминик Кассини, смогли идентифицировать то, что выглядело как «разрывы» или разрывы в кольцах. Самый большой из них был назван в честь знаменитого астронома, подразделения Кассини. Сначала люди думали, что разрывы были пустыми областями, но вид космического корабля 20-го века показал, что они также заполнены материалом.

Есть шесть основных кольцевых регионов. Основными являются кольца A, B и C. Другие, D (ближайший), E, ​​F и G намного слабее. Карта колец показывает их в следующем порядке, начиная чуть выше поверхности Сатурна и двигаясь наружу: D, C, B, Подразделение Кассини, A, F, G и E (самые дальние). Есть также так называемое кольцо "Фиби", которое находится на том же расстоянии, что и Луна Фиби. Кольца названы в алфавитном порядке в соответствии с порядком, в котором они были обнаружены.

Кольца широкие и тонкие, самые широкие из которых простираются до 282 000 километров (175 000 миль) от планеты, но в большинстве мест имеют толщину всего несколько десятков футов. В системе тысячи колец, каждое из которых состоит из миллиардов кусочков льда, которые вращаются вокруг планеты. Кольцевые частицы сделаны в основном из очень чистого воды лед. Большинство частей довольно маленькие, но некоторые размером с горы или даже маленькие города. Мы можем видеть их с Земли, потому что они яркие и отражают много солнечного света.

Кольцевые частицы удерживаются на месте благодаря гравитационному взаимодействию друг с другом и с небольшими лунами, встроенными в кольца. Эти «пастушьи спутники» ездят стадом по кольцевым частицам.

Хотя ученые всегда знали, что у Сатурна есть кольца, они не знают, как долго эти кольца существовали и когда они появились. Есть две основные теории.

В течение многих лет ученые предполагали, что планета и ее кольца возникли в начале истории Солнечная система. Они полагали, что кольца были созданы из существующих материалов: частиц пыли, скалистых астероидов, комет и больших ледяных валунов.

Эта теория господствовала до первых исследований космических аппаратов, проведенных миссиями Voyager, начиная с 1981 года. Изображения и данные показали изменения в кольцах, даже в течение коротких периодов времени. Миссия Кассини предоставила дополнительную информацию, которую ученые все еще анализируют, указывая на то, что кольцевые частицы теряются в течение коротких периодов времени. Другая подсказка о возрасте колец связана с очень чистой водно-ледяной структурой частиц. Ученые утверждают, что это означает, что кольца намного, намного моложе, чем Сатурн. Старые частицы льда со временем будут темнеть от пыли. Если это правда, то кольца, которые мы видим сейчас, могут не относиться к происхождению Сатурна.

Альтернативно, существующая система колец могла быть создана, когда луна размером с Мимас отклонилась слишком близко к Сатурну около 200 миллионов лет назад и распалась из-за огромного Сатурна. сила тяжести. Получающиеся части тогда упали бы на орбиту вокруг Сатурна, создавая кольца, которые мы видим сегодня. Вполне возможно, что этот сценарий распада Луны много раз разыгрывался на протяжении 4,5 миллиардов лет жизни планеты. Кольца, которые мы видим сегодня, являются только самым последним набором, согласно этой теории.

Также возможно, что очень ранний «подобный Титану» мир мог быть вовлечен в создание колец, формируя систему, намного большую и более массивную, чем те, которые мы видим сегодня.

Вы знали?

Независимо от того, как они сформировались, кольца Сатурна продолжают меняться с течением времени, приобретая материал, поскольку более мелкие объекты блуждают слишком близко. На основании данных, собранных во время Миссия КассиниУченые считают, что кольца притягивают межпланетную пыль, которая помогает восполнять материалы, которые теряются со временем. Активность внутри колец пастушьими лунами также вызывает изменения в кольцах.

У ученых есть несколько теорий о том, как текущие кольца могут рассеяться, но большинство согласны, что они, вероятно, не будут длиться очень долго. Новые кольца будут образовываться, только если что-то подойдет достаточно близко, чтобы разорваться на части. Другие более мелкие частицы, в то время как их пасут близлежащие спутники, могут распространиться в космос и потеряться в системе. По мере того, как сами луны мигрируют наружу, частицы колец, которые они «пасут», будут распространяться.

Частицы могут "литься дождем" в Сатурн или рассеиваться в космос. Кроме того, бомбардировки и столкновения с метеорные может выбить частицы с орбиты. Со временем эти действия могут привести к тому, что кольца потеряют массу и в конечном итоге полностью исчезнут. Данные Кассини указывают на то, что нынешним кольцам может быть самое большее несколько сотен миллионов лет. Они могут продержаться еще сто миллионов лет, прежде чем рассеяться в космос или на планету. Это означает, что кольца Сатурна эфемерны по сравнению с самой планетой, и что на планете могло быть много наборов колец, поскольку меньшие миры блуждали слишком близко в течение жизни Сатурна.

Ученые согласны с тем, что время означает разные вещи для жизни планеты, и мы сможем оценить потрясающие кольца Сатурна еще на многие тысячелетия.

Гроссман, Лиза. «Кольца Сатурна могут быть расколотыми лунами». Новости науки для студентов, 24 января 2018 г.

"Насколько толстые кольца Сатурна?" Справочная служба, Hubblesite.

"Сатурн." НАСА, 25 апреля 2019 г.

Штайгервальд, Билл. «Исследования НАСА показывают, что Сатурн теряет кольца с наихудшим сценарием». Нэнси Джонс, НАСА, 17 декабря 2018 года, Гринбелт, Мэриленд.