Популярная наука

Возраст колец Сатурна от 10 до 100 миллионов лет, они намного моложе планеты

Сатурн образовался 4,5 миллиарда лет назад, в первые годы существования нашей Солнечной системы

На заключительном этапе миссии НАСА  Кассини, космический аппарат пролетел между Сатурном и его самым внутренним кольцом на высотах 2600–3900 км над облачными вершинами. Во время шести из этих пересечений была проведена радиосвязь с Землей, чтобы сделать первую точную оценку количества материала в кольцах планеты. По оценкам их масса — около 40% массы спутника Сатурна Мимаса, который сам в 2000 раз меньше, чем Луна Земли, — говорит команда Кассини, и что кольца газового гиганта возникли относительно недавно, менее 100 миллионов лет назад и, возможно, совсем недавно, 10 миллионов лет назад.

Сатурн образовался 4,5 миллиарда лет назад, в первые годы существования нашей Солнечной системы.

Некоторые исследователи планет думали, что его кольцевая система образовалась вместе с планетой из ледяного мусора, оставшегося на орбите после образования Солнечной системы. Другие считали, что кольца были очень молоды, и что Сатурн в какой-то момент захватил объект из пояса Койпера или комету и постепенно превратил его в кольца.

Чтобы выяснить возраст колец, ученым нужно было измерить что-то еще: массу колец или сколько материала они содержат.

У них были данные дистанционного зондирования Кассини и обоих космических кораблей Вояджер. Затем появились беспрецедентные, подробные данные Кассини из фазы «Гранд Финал». Поскольку у космического корабля заканчивалось топливо, он совершил 22 погружения между планетой и кольцами.

Погружения позволили орбитальному аппарату действовать как зонд, падая в гравитационное поле Сатурна, где он мог чувствовать притяжение планеты и колец. Радиосигналы, посылаемые Кассини, передавали скорость и ускорение космического корабля.

Как только исследователи узнали, какая сила тяжести влияет на космический аппарат, заставляя его ускоряться — до доли миллиметра в секунду — они могли определить, насколько массивна планета и насколько массивны кольца.

«Только приблизившись к Сатурну на последней орбите Кассини, мы смогли собрать измерения, чтобы сделать новые открытия», — сказал член научной группы Кассини доктор Лучано Айесс, ученый из Римского университета Сапиенцы. «И благодаря этой работе Кассини выполняет основную цель своей миссии: не только определить массу колец, но и использовать информацию для уточнения моделей и определения возраста колец».

С очень близкой точки наблюдения, Кассини, погруженный в гравитационное поле Сатурна, передавал измерения, которые привели ученых к другому удивительному открытию.

Как только исследователи узнали, какая сила тяжести влияет на космический аппарат, заставляя его ускоряться — до доли миллиметра в секунду — они могли определить, насколько массивна планета и насколько массивны кольца.
© NASA / JPL-Caltech

«В первый раз, когда я посмотрел на данные, я не поверил в это, потому что я доверял нашим моделям, и потребовалось некоторое время, чтобы понять, что был какой-то эффект, который изменил гравитационное поле, который мы не рассматривали», — сказал профессор из Беркли Буркхард Милитцер. «Оказалось, что этот эффект создавали огромные потоки в атмосфере на глубине не менее 9000 км вокруг экваториальной области».

«Мы предварительно думали, что эти облака похожи на облака на Земле, которые ограничены тонким слоем и почти не содержат массы. Но на Сатурне они действительно массивны».

Команда исследователей подсчитала, что поверхностные облака на экваторе Сатурна вращаются на 4% быстрее, чем слой на глубине 9000 километров. Этот более глубокий слой вращается на 9 минут дольше, чем облачные вершины на экваторе, которые вращаются вокруг планеты раз в 10 часов 33 минуты.

«Открытие глубоко вращающихся слоев является удивительным открытием во внутренней структуре планеты», — говорит ученый проекта Кассини доктор Линда Спилкер, исследователь Лаборатории реактивного движения НАСА. «Вопрос в том, что заставляет более быстро вращающуюся часть атмосферы проникать так глубоко и что это говорит нам о внутреннем пространстве Сатурна».

Ученые также смогли рассчитать, что скалистое ядро ​​планеты должно быть в 15-18 раз больше массы Земли, что аналогично более ранним оценкам.


L. Iess et al. Measurement and implications of Saturn’s gravity field and ring mass. Science, published online January 17, 2019; doi: 10.1126/science.aat2965

Показать больше
Подписаться
Уведомление о
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Back to top button