Cassini, väike kosmoselaev, mis võiks, läheb õhkõrnalt. Järgmise nelja kuu jooksul tantsib kõige keerukam sond, mis eales tehtud, ebakindlalt Saturni ja tema jäiste rõngaste vahel, jäädvustades tähelepanuväärseid pilte sellest kunagi uurimata piirkonnast. Selle 20-aastase teekonna suurejoonelise lõppvõistluse ajal juhib Cassini uut tähelepanu päikesesüsteemi kõige glamuursema ja müstilisema rõngaste komplekti päritolule.
Seotud sisu
- Cassini saadab Saturni sukeldumisest tagasi esimesed pildid
- Bye Bye Cassini, Tenacious Space Probe, mis paljastas Saturni saladused
- Vaadake uusi pilte Saturnist Cassini viimaselt orbiidilt
Astronoomide jaoks on nende rõngaste kõige püsivam mõistatus nende vanus. Ehkki neid peetakse pikka aega iidseteks, on viimastel aastatel arutatud nende alandlikkust, tõendite kohaselt võib nooruslikumaks kujuneda. Nüüd toetavad uued uuringud ideed, et Saturni rõngad on pigem miljardeid kui miljoneid aastaid vanad.
Mingil hetkel Saturni ajaloos koondus Kuu ümber olev tolm ja gaas ketas uskumatuteks rõngasteks, mida täna näeme. Mõni neist rõngastest sisse ja välja liikuv kuu võib olla moodustatud samast materjalist, mis tähendab, et nende kuude tutvumine võib aidata meil Saturni rõngaste ajastul nullida. Kuid uue uurimistöö kohaselt on kolm neist sisemistest kuudest vanemad, kui teadlased olid oletanud - vihjates ka rõngaste iidsele päritolule.
"See on väga lahe puzzle, sest kõik on omavahel seotud, " ütles Edgard Rivera-Valentin Puerto Rico Arecibo observatooriumis. Selle asemel, et võidelda kõigi kuude ja rõngaste vanusega, töötab Rivera-Valentin aeglaselt samm-sammult väljakutse läbi. "Proovin ühe tüki välja lõigata" mõistatuse, ütleb ta.
Rivera-Valentin asus 2016. aastal kasutama uusi arvutimudeleid, et uurida Saturni kuude Iapetus ja Rhea kokkupõrkelugu ning leidis, et need olid tekkinud Päikesesüsteemi 4, 6 miljardi aasta pikkuses elus. Tema leiud, mida ta esitas märtsis Texases Lunari ja Planeediteaduste konverentsil, toetavad ideed, et Saturni rõngad on vanemad, kui me arvasime.
Lisaks omaette intrigeerimisele võivad Saturni rõngad ja kuud pakkuda ka näpunäiteid neile, kes jahtivad rõngastatud planeete väljaspool meie enda päikesesüsteemi. Siiani on tuvastatud ainult üks rõngastatud eksoplaneet - see tundub kummaline, kui arvestada, et meie süsteemi kõik neli gaasigigaani hiilgavad. Kui Saturni kuud ja rõngad on noored, võib see selgitada.
"Kui Saturni rõngad on noored, siis poleks meie päikesesüsteemi vaatav (hüpoteetiline) vaatleja neid näinud, kui öelda, näiteks miljard aastat tagasi, " ütles planeediteadlane Francis Nimmo, kes uurib jäises maailmas päritolu California ülikool Santa Cruzis.
Võib-olla on ka teistes maailmades lühiajalisi rõngaid, mille lühiajalised esinemised kosmoseaja pikes läätses muudavad neid Maast raskesti märgatavaks. Sel juhul, nagu kellelgi Päikesesüsteemist kaugemal, oleks piiratud võimalus Saturni ümber rõngaid luurata, oleksid inimvaatlejad sarnaselt piiratud võimalusega märgata rõngastatud trepiastmeid.
Pikaealised kuud ja rõngad seevastu võivad tähendada, et sellised maailmad on tavalised ja võivad peita varjatud silmis - kas kadunud aastakümnete pikkustest andmetest või varjutatud tehnoloogiliste piirangutega.
Selle vale värvi kujutise loomisel kasutati raadiosignaale, mis saadeti Cassinist Maa kaudu Saturni rõngaste kaudu. (NASA / JPL) Iidsed armid
Teiste maailmade vanuse arvutamisel loodavad teadlased suuresti kraatritele. Sidudes löökkartsid Päikesesüsteemi tugevate pommitamisperioodidega, saavad nad ligikaudselt hinnata, kui vana pind on, mis annab maailma enda jaoks ülemise piiri. Varasemad uuringud on väitnud, et Saturni rõngad ja kuud on vaid 100 miljonit aastat vanad, muutes nad Päikesesüsteemi elus suhteliselt nooreks.
Probleem on selles, kuidas päikesesüsteem minevikus käitus, jätkuvate arutelude teema. 2005. aastal tekkis uus teooria, mille kohaselt Uraan ja Neptuun tantsisid üksteisega, libistades jäist prahti ülejäänud planeetide poole sisse. Kuid Rivera-Valentini uurimuste kohaselt oleks see materjali vihm (tuntud kui raskete pommide hiline pomm) hävitada täielikult Saturni noorima kuu, Mimas.
Rivera-Valentin otsustas probleemi lahendada teisest otsast. Varem töötas ta koos õpilasega arvutades välja, kui palju prahti Iapetusse pritsis, mis peaks tema sõnul olema vanim kuu mis tahes mudeli järgi. Kasutades sarnast tehnikat, et teada saada, kui palju materjali armistas teine kuu Rhea, leidis ta, et satelliiti pommitati palju vähem kui Iapetust.
See võib olla tingitud asjaolust, et Kuule lööva materjali kogus oli väiksem kui varem arvutatud. Või võib see olla sellepärast, et Rhea moodustus palju hiljem kui Iapetus, võib-olla varsti pärast 3, 9 miljardit aastat tagasi aset leidnud hilise raske pommitamise. Kuid kraatrite arvu põhjal tähendab Rhea armide arv, et see ei saa olla nii noor, kui mõned mudelid ennustasid.
"Nii et mudel, mis ütles, et nad võisid moodustuda 100 miljonit aastat tagasi, võin vähemalt öelda, ei, see pole ilmselt nii, " sõnas Rivera-Valentin. Hilise raske pommitamise ajal moodustunud Rhea-teemalised mudelid toimivad aga Kuu kraatriajalooga. Lükates ühe noorematele rõngastele alla, on Rivera-Valentini uurimistöö aidanud luua juhtumit, et Saturni satelliidid on pärit palju vanemast kohast.
Kella keeramine tagasi
Kuna kraatriajaloo meetod sõltub niivõrd meie arusaamast, kuidas Päikesesüsteem arenes, otsustas Nimmo Kuu ajastute järgimiseks kasutada teistsugust taktikat. Tema uuringutest selgus, et kuu peab olema vähemalt paarsada miljonit aastat vana, välistades mudelid, mis seavad selle kõigest 100 miljoni aasta vanuseks.
"Saate kella tagasi pöörata ja vaadata, kus nad varasematel aegadel olid, " sõnas Nimmo. Varasemad selleteemalised uuringud panid Mimasi Saturni kõrvale alles pool miljardit aastat tagasi, viidates sellele, et see võis olla noor. See uuring eeldas siiski, et kuud käitusid varem samamoodi nagu tänapäeval.
Nimmo seevastu uuris, kuidas nad oleksid nooremana võinud erinevalt suhelda. "Ehkki satelliidid liiguvad praegu välja üsna kiiresti, ei liikunud nad varem nii kiiresti ja seega võivad satelliidid olla hõlpsalt 4 miljardit aastat vanad, " ütles ta.
Nimmo keeras kahest enam kui 60 kuust sisse dünaamika, et leida rohkem tõendeid nende iidse kujunemise kohta. Erinevalt eelmisest mudelist, mis keerutas kuud ümber nende orbiitide järgi tänapäeval, rääkis ta sellest, kuidas Saturn oleks kuusid mõjutanud. Saturn pukseerib kuud orbiidil ringi liikudes ja kuud pukseerivad üksteist. Need pidevad tõmbed kuumutavad keskusi ja soojus liigub seejärel pinna poole.
"Selle temperatuuri väljapoole levimiseks on vaja aega, kuna kuumus juhitakse ainult teatud kiirusega, seega saame seda kasutada ajakavas, " ütles ta.
Dione peal on voolav jää mõne löögibasseini täitnud. Kui kokkupõrge oleks ise jää sulanud, oleksid kraatrid pinna sisse lõdvestunud, ütles Nimmo. Selle asemel peab soojus tulema naabrinaise pukseerimisest. Ta kasutas sulamist termomeetrina, et teha kindlaks, et kuu on vähemalt paarsada miljonit aastat vana, kuigi see võis hõlpsalt olla umbes 4, 5 miljardit aastat. See välistab mudelid, mille kuupäev on vaid 100 miljonit aastat.
Edasistes uuringutes loodab Nimmo uurida ka teisi Kuu moodi, nagu Tethys, kelle kiire liikumine peaks aitama kitsendada sünniaega. Ja kuigi tema uurimistöö, mis põhineb Jim Fulleri varasemal tööl California tehnoloogiainstituudis, seab satelliitide sünnile teatavaid piiranguid, on vanusevahe endiselt suur. "See ei lahenda kõike, " ütles ta.
Viigistatud eksoplaneedid
Siiani on ainus teadaolev rõngastatud eksoplaneet J1407b - noor maailm, mille spordimonstrum heliseb Saturnist 200 korda suuremana ja võib sarnaneda varase Päikesesüsteemi gaasihiiglastega.
"Mõte on selles, et Saturni rõngad olid kunagi nii suured, " ütles Matt Kenworthy Leideni observatooriumist, kes juhtis meeskonda, kes tuvastas monstrumirõngad aastal 2015. Aja jooksul võisid gaasi ja tolmu moodustada kuud, pinnale langenud või päikesetuule poolt ära puhutud. Mõistmine, kas kuud ja potentsiaalselt rõngad on iidsed, aitab välja selgitada, kas Saturn kannab nende ürgrõngaste jäänuseid.
Kui Saturni rõngad on vanad, peaks see tähendama, et need eksisteerivad teiste eksoplaneetide ümber. Miks on seni tuvastatud ainult üks maailm? Kenworthy sõnul on see osaliselt tingitud ajast. Gaasihiiglase märkamine päikesest rõngaste küljes piisavalt kaugel päikesest nõuab umbes 10 aastat väärt andmeid, see teave on alles hiljuti kogutud.
"Oleme ilmselt komistanud ühe paljudest, mis juba andmetes istuvad, ja see on lihtsalt vanade andmete läbi kaevamine, " ütles Kenworthy.
