Cassini, tisto malo vesoljsko plovilo, ki bi lahko, ugasne. Naslednje štiri mesece bo najprefinjenejša sonda, ki je bila kdajkoli narejena, plesala nejasno med Saturnom in njenimi ledenimi obroči ter zajela spektakularne podobe te nikoli raziskane regije. V tem velikem finalu svoje dvajsetletne poti bo Cassini opozoril novo na izvor že tako glamuroznega in mistificirajočega sklopa prstanov v osončju.
Sorodne vsebine
- Cassini pošlje nazaj prve slike iz potopov Saturn
- Bye Bye Cassini, vesoljska sonda, ki je vztrajala, ki je razkrila Saturnove skrivnosti
- Oglejte si nove slike Saturna iz Cassinijeve zadnje orbite
Za astronomi je najbolj trajna skrivnost teh prstanov njihova starost. Čeprav se dolgo šteje za starodavno, je v zadnjih letih njihova zaostalost razpravljala, saj dokazi kažejo na bolj mladostno oblikovanje. Zdaj nove raziskave podpirajo idejo, da so Saturnovi prstani stari več milijard - in ne milijonov.
Na neki točki zgodovine Saturna se je disk prahu in plina okoli lune združil v neverjetne obroče, ki jih vidimo danes. Nekatere lune, ki pikajo iz teh obročev in iz njih, so morda nastale iz istega materiala, kar pomeni, da bi nam druženje s temi lunami lahko pomagalo, da se na starost Saturnovih prstanov ni nič. Toda nove raziskave kažejo, da so tri notranje lune starejše, kot so domnevali znanstveniki - da so tudi prstani namigali na starodavno poreklo.
"Zelo kul sestavljanka, saj je vse povezano, " je dejal Edgard Rivera-Valentin iz Arecibo observatorija v Portoriku. Namesto da bi se lotil starosti vseh lun in prstanov, se Rivera-Valentin počasi podaja skozi izziv, korak za korakom. "Poskušam izrezati en kos" sestavljanke, pravi.
Leta 2016 je Rivera-Valentin začela uporabljati nove računalniške modele, da je preučila kolizijsko zgodovino Saturnovih lun Iapetus in Rhea in ugotovila, da sta se oblikovala zgodaj v 4, 6 milijarde let življenja osončja. Njegove ugotovitve, ki jih je marca predstavil na konferenci Lunar and Planetary Sciences v Teksasu, podpirajo idejo, da so Saturnovi prstani starejši, kot smo mislili.
Poleg tega, da so sami po sebi zanimivi, lahko Saturnovi prstani in lune ponujajo namige za tiste lovske obrobljene planete zunaj našega lastnega osončja. Do zdaj je bil identificiran le en obrobljen eksoplanet - kar se zdi čudno, saj se vsi štirje plinski velikani v našem sistemu ponašajo z obročki. Če so Lune in prstani Saturna mladi, bi to lahko razložilo.
"Če bi bili Saturnovi prstani mladi, jih (hipotetični) opazovalec, ki bi gledal naš sončni sistem, ne bi videl, če bi ga pogledali, recimo, pred milijardo let, " je dejal Francis Nimmo, planetarni znanstvenik, ki proučuje izvor ledenih svetov pri Kalifornijska univerza v Santa Cruzu.
Morda imajo tudi drugi svetovi kratkotrajne prstane, katerih kratki nastopi v dolgi leči vesoljskega časa otežijo opazovanje z Zemlje. V tem primeru bi človeški opazovalci, tako kot bi imeli omejeno možnost, da vohunijo po Saturnu, omejili, da bi opazili obročene zunanje svetove.
Dolgoživeče lune in prstani na drugi strani lahko pomenijo, da so takšni sveti običajni in da jih je mogoče skriti pred očmi - bodisi izgubljeni v desetletjih podatkov bodisi ovirani zaradi tehnoloških omejitev.
Ta lažna barva je bila ustvarjena z uporabo radijskih signalov, poslanih s Cassinijev nazaj na Zemljo prek Saturnovih obročev. (NASA / JPL) Starodavne brazgotine
Ko gre za izračun starosti drugih svetov, se znanstveniki močno zanašajo na kraterje. Če povežejo udarne brazgotine z obdobji močnega bombardiranja v sončnem sistemu, lahko v grobem ocenijo, kako stara je površina, kar zagotavlja zgornjo mejo samega sveta. Prejšnje raziskave kažejo, da so Saturnovi prstani in lune stari le 100 milijonov let, zaradi česar so v življenju osončja relativno mladi.
Težava je v tem, kako se je sončni sistem obnašal v preteklosti, predmet nenehne razprave. Leta 2005 se je pojavila nova teorija, s katero sta Uran in Neptun plesala drug z drugim, ko so ledene naplavine pognali navznoter proti ostalim planetom. Toda po raziskavah Rivera-Valentina bi ta dež materiala (znan kot pozno težko bombardiranje) popolnoma uničil Saturnovo najmlajšo Luno, Mimas.
Rivera-Valentin se je odločila, da bo težavo rešila z drugega konca. V preteklosti je s študentom sodeloval pri izračunu, koliko naplavin se je zataknilo v Iapetus, za katerega pravi, da bi moral biti najstarejša luna po katerem koli modelu. S podobno tehniko je ugotovil, koliko materiala je branilo drugo luno, Rhea, je ugotovil, da je satelit bombardiran veliko manj kot Iapetus.
To bi lahko bilo zato, ker je bila količina materiala, ki je udarila na Luno, manjša od prej izračunane. Lahko pa tudi zato, ker se je Rhea oblikovala veliko pozneje kot Iapetus, morda kmalu po poznem težkem bombardiranju, ki se je zgodilo pred 3, 9 milijarde let. A glede na število kraterjev brazgotine Rhea pomenijo, da ne more biti tako mlada, kot so napovedali nekateri modeli.
"Torej za model, ki je dejal, da bi se lahko oblikovali pred 100 milijoni let, lahko vsaj rečem ne, to verjetno ni tako, " je dejala Rivera-Valentin. Vendar modeli, ki nakazujejo, da se je Rhea oblikovala v času poznega težkega bombardiranja, delujejo z zgodovino krasenja na Luni. Raziskava Rivera-Valentinova je z udarcem na enega od nosilcev za mlajše obroče pripomogla k izgradnji primera, da imajo Saturnovi sateliti precej starejši izvor.
Vrtenje ure nazaj
Ker je metoda zgodovine kraterstva tako odvisna od našega razumevanja, kako se je sončni sistem razvijal, se je Nimmo odločil za drugačno taktiko, da bi nadaljeval mesečeve dobe. Njegove študije so razkrile, da mora biti luna stara vsaj nekaj sto milijonov let, kar izključuje modele, ki so jo postavili na samo 100 milijonov let.
"Uro lahko nekako odvijete nazaj in vidite, kje so bili v prejšnjih časih, " je dejal Nimmo. Prejšnje raziskave na to temo so Mimasa postavile tik ob Saturnu le pred pol milijarde let, kar kaže na to, da bi bil lahko mlad. Toda te raziskave so predvidevale, da so se lune v preteklosti obnašale enako kot danes.
Nimmo je na drugi strani raziskal, kako bi lahko drugačno medsebojno vplivali, ko so bili mlajši. "Čeprav se sateliti trenutno zelo hitro premikajo, se prej niso tako hitro izselili, zato so lahko sateliti stari 4 milijarde let, " je dejal.
Nimmo je odkril dinamiko dveh od več kot 60 lun, da bi našel več dokazov o svoji starodavni tvorbi. Za razliko od prejšnjega modela, ki je previjal lune na podlagi njihovih orbitov danes, je pojasnil, kako bi Saturn vplival na lune. Saturni vlačilci pri lunah, ko krožijo, in luni se vlečejo drug ob drugega. Te konstante vlečejo njihova središča in toplota se nato premakne proti površju.
"Potreben je čas, da se ta temperatura razširi navzven, saj toplota poteka le z določeno hitrostjo, tako da je to časovna lestvica, ki jo lahko uporabimo, " je dejal.
Na Dione je tekoči led napolnil nekatere udarne bazene. Če bi le trk leden stopil led, bi se kraterji sprostili na površje, je dejal Nimmo. Namesto tega mora toplota prihajati iz sosedovega vlečenja. Talilnik je uporabil kot termometer, da je ugotovil, da je luna stara najmanj nekaj sto milijonov let, čeprav bi zlahka minila približno 4, 5 milijarde let. To izključuje modele, ki datirajo na Luno komaj 100 milijonov let.
V prihodnjih študijah Nimmo upa, da bo preučil drugo luno, kot je Tethys, katere hitro gibanje naj bi pomagalo zožiti čas okoli njenega rojstva. In čeprav njegove raziskave, ki temeljijo na prejšnjem delu, ki ga je opravil Jim Fuller s kalifornijskega tehnološkega inštituta, zagotavljajo nekatere omejitve glede rojstva satelitov, ostaja starostna vrzel velika. "Ne bo rešil vsega, " je dejal.
Obročeni eksoplaneti
Doslej je edini znani eksoplanet z obroči J1407b, mlad svet, ki športno pošast zvoni 200-krat večje od Saturnovega in bi lahko spominjal na plinske velikane zgodnjega sončnega sistema.
"Ideja je, da so bili Saturnovi prstani nekoč tako veliki, " je dejal Matt Kenworthy iz Leiden Observatory, ki je vodil ekipo, ki je leta 2015 identificirala pošastne prstane. Sčasoma sta plin in prah lahko oblikovala lune, padla na površino ali je odpihnil sončni veter. Razumevanje, ali so lune in potencialno prstani starodavni, lahko pomagajo razkriti, ali Saturn nosi ostanke teh prvotnih prstanov.
Če so Saturnovi prstani stari, bi to pomenilo, da obstajajo okoli drugih eksoplanetov. Zakaj je bil doslej identificiran samo en svet? Po Kenworthyjevem mnenju bo to delno tudi posledica. Če opazimo plinskega velikana, ki je dovolj oddaljen od sonca, da se drži ledenih obročev, je potrebnih približno 10 let podatkov, ki so bili zbrani šele pred kratkim.
"Verjetno smo naleteli na enega od mnogih, ki se že sedijo v podatkih, in le stvar je kopanja po starih podatkih, " je dejal Kenworthy.
