Надень кольца: астрономы определили возраст главного украшения Сатурна

Сатурн – одна из наиболее красивых планет Солнечной системы, которые можно увидеть в телескоп. Его кольца не дают покоя учёным многие годы, представляя собой почти уникальное явление. Благодаря новым данным, добытым "Кассини", астрономы узнали много нового об их происхождении. Оказалось, что планета довольно долго была лишена этого удивительного украшения.

Статья с результатами исследования вышла в журнале Science. В ней авторы из Италии, Израиля и США исследовали информацию о гравитационном поле Сатурна и массе его колец, полученную зондом "Кассини" в ходе его смертоносного нырка в пространство между планетой и кольцами. На основе этих данных они также сделали выводы об эволюции сатурнианского "ожерелья" и, в частности, о времени его появления на свет.

Оказалось, что кольцам от 10 до 100 миллионов лет. В то время как возраст самой планеты оценивается в 4,5 миллиарда лет. Выходит, что Солнечная система одарила её украшением не в "младенчестве", а когда она была уже весьма почтенной особой.

"Намёки на то, что кольца сформировались не вместе с Сатурном, были впервые получены "Вояджерами" и "Кассини" ранее, – отмечает один из авторов работы Лучано Есс (Luciano Iess) из Университета Сапиенца в Риме. – Однако более точные тому свидетельства мы смогли получить лишь в ходе последней фазы миссии ["Кассини"]".

Группа Есса подготовилась к этому этапу, создав детальные модели гравитационного поля вокруг Сатурна и близ его колец (согласно имеющимся представлениям). Однако данные "Кассини" показали, что реальность весьма далека от теории. Например, для экспертов стало неожиданностью, что зонд в некоторых точках траектории притягивался к Сатурну в целых 40 миллионов раз сильнее, чем к кольцам.

Эта разница оказалась больше ожидаемой. Поэтому авторы сделали вывод, что кольца имеют меньшую массу, чем считалось ранее. Кроме того, учёные предположили, что в более раннем возрасте эти украшения были тяжелее, чем сейчас. Наконец, эти данные показывают, что под слоем облаков вокруг экватора шестой планеты происходят передвижения больших масс вещества.

"Впервые масса колец была измерена благодаря гравитационным данным", – добавляет Буркхард Милитцер (Burkhard Militzer), соавтор работы, астроном Университета Калифорнии в Беркли.

Но, если массу сатурнианского украшения оценить посредством изучения гравитационных полей относительно просто, то выяснить возраст колец гораздо сложнее.

Для этого учёные выстроили следующую логическую цепочку. Мы знаем, что кольца темнеют со временем. Происходит это из-за метеоритной пыли, которая падает на мелкие составляющие колец. Имея представление о нынешней массе колец и предполагая, что они первоначально состояли из частиц чистого водяного льда, можно оценить, какое количество метеоритной пыли затемнило кольца. Из этих данных можно сделать вывод о том, сколько времени должно было пройти, чтобы кольца потемнели до своего нынешнего состояния.

Добавим также, что возраст колец (напомним, 10–100 миллионов лет) позволяет предположить, что процесс их формирования может быть как-то связан с событиями, которые около 65 миллионов лет назад стёрли с лица земли динозавров. Вполне возможно, что тогда Солнечная система подверглась какой-то невиданной бомбардировке.

Впрочем, у этой гипотезы есть проблема: Луна, Венера и Марс не сохранили следов такого катаклизма. Возможно, кольца породило локальное "сатурнианское" событие, например, столкновение двух спутников планеты. Самая же популярная гипотеза заключается в том, что ледяной спутник был разорван приливными силами.

Конечно, точных данных у астрономов пока нет, но к формированию "ожерелья" Сатурна должны были привести какие-то драматические космические катаклизмы.

"Что-то же должно было поднять в воздух это невообразимо огромное количество частиц, которые мы наблюдаем сегодня. И произошло это не во времена формирования Солнечной системы", – сказал Милитцер в интервью изданию Popular Science.

Группа Есса отмечает, что новые данные также поддерживают идею о том, что внутренние спутники Сатурна тоже весьма молоды.

В дальнейшем учёные планируют продолжить изучать наследие миссии "Кассини". В частности, астрономам хотелось бы узнать, насколько быстро вращаются внутренние слои шестой планеты и как это могло повлиять на эволюцию и поведение колец.

Ранее мы также рассказывали много интересного о кольцевых дождях Сатурна и его самом большом кольце, писали, почему эту планету можно назвать сеятелем органики, а также о том, сколько ещё мы сможем любоваться "ожерельем" шестой планеты от Солнца.