Минуло майже сорок років з часу Вояджер 1 і 2 місії відвідали систему Сатурна. Коли зонди пролітали газовим гігантом, вони змогли зафіксувати приголомшливі зображення з високою роздільною здатністю атмосфери планети, її багатьох лун та знакових кільцевих систем. Крім того, зонди також показали, що Сатурн повільно втрачав свої кільця зі швидкістю, яка побачила б, що вони пішли приблизно через 100 мільйонів років.
Зовсім недавно Кассіні орбітр відвідав систему Сатурна і протягом 12 років провів вивчення планети, її лун та кільцевої системи. І згідно з новими дослідженнями на основі Кассіні За даними, виявляється, що Сатурн втрачає свої кільця з максимальною швидкістю, передбачуваною Вояджер місії. Згідно з дослідженням, кільця Сатурна збиваються газовим гігантом зі швидкістю, що означає, що вони можуть піти менш ніж за 100 мільйонів років.
Дослідження, яке нещодавно з’явилося в журналі Ікар, його очолили Джеймс О'Доногуе з центру космічних польотів НАСА Годдарда, до складу якого входили члени лабораторії реактивного руху NASA, Центру космічної фізики, Корпорації космічних досліджень, Університету Лестера та Університетського коледжу Лондона.
За даними, отриманими в Вояджер зонди в 1980 та 1981 роках, крижані частинки з кілець Сатурна тягнуть сила тяжіння планети після того, як вони піддаються магнітному полю Сатурна - що перетворює їх у запилений "кільцевий дощ" у верхній атмосфері Сатурна. Але, як Джеймс Донахю зазначив у недавньому прес-релізі NASA, ситуація може бути гіршою, ніж спочатку підозрювали:
"Ми вважаємо, що цей" кільцевий дощ "зливає кількість води, яка зможе наповнити басейн з олімпійськими розмірами з кілець Сатурна за півгодини. Тільки від цього вся кільцева система піде через 300 мільйонів років, але додайте до цього вимірюваний кільцевий матеріал Кассіні, виявлений, що потрапляє в екватор Сатурна, і кільця мають менше 100 мільйонів років. Це порівняно коротко, порівняно з віком Сатурна понад 4 мільярди років ».
Кассіні вивчав втрати кільцевого матеріалу Сатурна в рамках його Grande Finale, де космічний корабель витратив своє пальне, проводячи 22 орбіти між Сатурном і його кільцями. Це було важливим досягненням, оскільки корабель Кассіні пішов туди, де жоден космічний корабель ніколи не наважувався їхати і навіть не був розроблений для польоту в цьому середовищі.
Тим не менш, Кассіні вдалося отримати інформацію, яка підтверджує, що Вояджер зонди, що спостерігалися десятиліттями тому, а також відповідають на вікову загадку про кільця Сатурна. В основному, вчені давно замислювалися про те, чи сформувався Сатурн своїми кільцями чи придбав їх пізніше в житті. Це нове дослідження свідчить про те, що це, мабуть, останній сценарій, і що Сатурн придбав їх порівняно недавно в своїй історії.
Згідно зі своїм дослідженням, О'Донахуе та його колеги підрахували, що кільцева система Сатурна навряд чи буде старшою за 100 мільйонів років, оскільки пройде так довго, щоб кільце С перейшло від такого ж щільного, як кільце B, до чого це сьогодні. У цьому відношенні, пояснює О’Доног'ю, людству пощастило бути поруч у той час, коли кільця ще були там:
"Нам пощастило, що ми побачимо кільцеву систему Сатурна, яка, здається, знаходиться в середині його життя. Однак, якщо кільця тимчасові, можливо, ми просто пропустили, побачивши гігантські кільцеві системи Юпітера, Урана та Нептуна, у яких сьогодні лише тонкі локони! "
Як зазначалося, перші натяки на "кільцевий дощ" з'явилися з боку Вояджер місії, які були результатом спостережень за трьома непов'язаними явищами. Вони включали зміни електричної зарядженої іоносфери Сатурна, зміни щільності кілець Сатурна та вузькі темні смуги, що оточують північні середні широти планет.
У 1986 році Джек Коннерні - дослідник космічного центру Годдарда НАСА та співавтор недавнього дослідження - опублікував дослідницький документ, який пов'язував ці темні смуги з формою магнітного поля Сатурна. Коротше кажучи, він запропонував, щоб електрично заряджені частинки льоду з кілець Сатурна стікали вниз по невидимим лініям магнітного поля і осідали як вода у верхній атмосфері Сатурна.
Ці частки, за словами Коннерні, стали електрично зарядженими або УФ-випромінюванням від Сонця, або плазмовими хмарами, спричиненими мікрометеороїдами, що обстрілювали кільця. Як тільки це станеться, частинки відчують тягнення магнітного поля Сатурна і його тягне сила тяжіння Сатурна вздовж польових ліній, які осаджують їх у верхній атмосфері.
Ці частинки льоду потім випаровуються і хімічно взаємодіють з іоносферою Сатурна, що призведе до змивання серпанку у стратосфері. Ці ділянки виглядатимуть темніше відбитого світла, створюючи таким чином вигляд затемнених смуг в атмосфері Сатурна. Іншим результатом може стати збільшений термін експлуатації електрично заряджених частинок, відомих як іони H3 + (які складаються з трьох протонів та двох виборів).
Наявність цих іонів дозволило О'Доног'ю та його команді підтвердити теорію Коннерні. За допомогою телескопа Кека команда змогла спостерігати за цими іонами у північній та південній півкулях Сатурна завдяки тому, як вони світяться в інфрачервоному спектрі (що відбувається при взаємодії із сонячним світлом). Ці смуги спостерігалися в місцях, де лінії магнітного поля, які перетинають площину кільця, потрапляють на планету.
Потім вони проаналізували світло, щоб визначити кількість дощу, взаємодіючого з іоносферою Сатурна, що вказувало б на те, скільки в дорозі частинок льоду витягували з кілець Сатурна. Вони знайшли те, що він відповідав високим значенням, отриманим Коннерні та його колегами у своєму дослідженні 1986 року.
Команда також виявила світиться смугу на більшій широті в південній півкулі, яка, можливо, є місцем, де магнітне поле Сатурна перетинається з орбітою Енцелада. Деякий час астрономам відомо, що гейзери, які періодично вивергаються з південної полярної області Енцелада (які є результатом геологічної активності у внутрішніх приміщеннях), відповідають за поповнення Е-кільця Сатурна.
Ця остання знахідка вказує на те, що деякі крижані частинки, які випромінює Енцелад, дощові йдуть на Сатурн, що також сприяє темним поясам планети. Як вказав Коннерні:
"Це не було повною несподіванкою. Ми визначили Енцелада та кільце як багате джерело води, базуючись на іншій вузькій темній смузі в цьому старому зображенні Вояджера. "
Забігаючи наперед, команда хотіла б побачити, як змінюється кільцевий дощ внаслідок сезонних змін на Сатурні. Орбітальний період Сатурна, який становить 29,4 року, призводить до того, що кільця піддаються різному сонячному промінню. Оскільки вплив УФ-світла заряджає крижані зерна в кільці і змушує їх взаємодіяти з магнітним полем Сатурна, різні рівні впливу повинні мати прямий вплив на кількість кільцевого дощу у верхній атмосфері.
Ці висновки, які змушують учених переосмислити свої раніше допущені припущення щодо системи Сатурна - це лише останнє відкриття, яке виходить із Кассіні місія. Незважаючи на те, що орбітальник закінчив свою місію два роки тому, врізавшись в атмосферу Сатурна, дані, які він надіслав, все ще кидають виклик деяким старим теоріям про Сатурн, підтверджуючи інші.
Не забудьте перевірити цю анімацію зникаючих кілець Сатурна, люб’язно надавши космічний центр Госдарда NASA:
