Saturn nie miał od samego początku pierścieni, pisze o tym na łamach czasopisma „Science” międzynarodowy zespół naukowców pod kierunkiem badaczy z Uniwersytetu La Sapienza w Rzymie. Ich wnioski opierają się na wynikach badań wykonanych w 2017 roku, tuż przed zakończeniem misji, przez sondę Cassini.

Pierścienie Saturna

Zanim na koniec 20-letniej misji sonda Cassini we wrześniu 2017 roku zniknęła w składającej się z helu i wodoru atmosferze Saturna, próbnik wykonał jeszcze szereg przelotów między planetą a wewnętrzną krawędzią jej pierścieni. Owo „Grand Finale” trwało 5 miesięcy, w czasie których sonda okrążyła Saturna 22 razy, stając się swoistym próbnikiem grawitacyjnym. Dokładna analiza jej trajektorii umożliwiła bowiem naukowcom precyzyjne określenie rozkładu siły grawitacji w rejonie drugiej co do wielkości planety Układu Słonecznego.

Dzięki tym pomiarom po raz pierwszy udało się określić ilość materiału zawartego w pierścieniach. Ogłoszone właśnie wyniki analiz wskazują, że masa pierścieni stanowi około 40 proc. masy księżyca Mimas, który jest około 2000 razy mniejszy od naszego Księżyca. To oznacza, że pierścienie powstały stosunkowo niedawno, nie wcześniej niż 100 milionów lat temu, a być może nawet około 10 milionów lat temu.

Ilustracja sondy Cassini na tle pierscieni Saturna /NASA/JPL-Caltech /Materiały prasowe

Te wnioski rozwiązują jedną z kluczowych zagadek dotyczących pochodzenia pierścieni. Jedna z teorii zakładała, że utworzyły się one w początkach Układu Słonecznego, około 4,5 miliarda lat temu z materii, która w postaci dysku krążyła wokół Słońca i dała początek samym planetom. Druga teoria głosiła, że pierścienie są bardzo młode i powstały w wyniku przechwycenia komety lub innego obiektu z pasa Kuipera, który potem uległ stopniowemu rozdrobnieniu. Opublikowane właśnie wyniki wskazują, że to ta druga jest prawdziwa.

Autorzy pracy przyznają, że początkowe analizy przelotu sondy miedzy planetą a pierścieniami i wpływu grawitacji pierścieni na jej tor i prędkość nie zgadzały się z modelami teoretycznymi. Dopiero uwzględnienie silnych prądów w atmosferze Saturna, których nie można było zauważyć z wcześniejszej orbity sprawiło, że wyniki zaczęły mieć sens. Gdy pierwszy raz popatrzyłem w dane, nie mogłem im uwierzyć, bo byłem przekonany o słuszności modeli, dopiero z czasem zrozumiałem, że trzeba uwzględnić dodatkowe efekty grawitacyjne – mówi prof. Burkhard Militzer z University of California w Berkeley. Okazało się, że na głębokości około 9000 kilometrów w rejonach równikowych występują potężne prądy atmosfery. Myśleliśmy, że tak jak na Ziemi te chmury nie niosą wielkiej masy. Tam jest jednak inaczej – dodaje.

Budowa Saturna / NASA/JPL-Caltech /Materiały prasowe

Kolejną niespodzianką okazało się odkrycie, że powierzchniowe chmury na równiku wirują około 4 proc. szybciej niż ta warstwa atmosfery na głębokości 9000 kilometrów. O ile zewnętrzne chmury wykonują pełen obrót wokół osi w ciągu 10 godzin 33 minut, głębokim warstwom zajmuje to 9 minut dłużej.

Autorzy pracy przyznają też, że część obliczeń nie zaskakuje i potwierdza to, co wiedzieliśmy już wcześniej, choćby fakt, że skaliste jądro Saturna ma masę 15 do 18 razy większą od masy Ziemi.

 

 

 

Źródło: rmf24, PhysOrg