Люди живут в особенное время в истории нашей солнечной системы — в эру колец Сатурна.
В следующие 100 миллионов лет кольца Сатурна полностью исчезнут, и, как показало исследование журнала "Наука", планетологи поняли, что они приобрели свои кольца совсем недавно.
Во время последних месяцев миссии "Кассини" у Сатурна космический аппарат выполнил ряд смелых орбит через пространство между облаками планеты и самым внутренним краем ее колец. Так называемое "Великое Финале" сигнализировало, что близок конец миссии, и 15 сентября 2017 года он сгорел в атмосфере газового гиганта, завершив впечатляющие 13 лет исследований орбиты Сатурна.
Космический аппарат был почти без топлива и, чтобы избежать случайной аварийной посадки на одном из потенциально обитаемых спутников Сатурна, таких как Энцелад и Титан, NASA давно решило, что лучший способ избавиться от миссии — это сжечь его в верхних слоях атмосферы Сатурна. Агентство хотело избежать загрязнения этих чистых инопланетных окружений.
Дождь из колец
Однако, прежде чем его ожидал огненный конец, "Кассини" совершил безпрецедентные измерения в таинственном регионе между колец, чтобы раскрывать некоторую неожиданную динамику колец. Хотя ученые ожидали обнаружить некоторые слабые элементарные газы в этом "пустом" регионе, приборы "Кассини" обнаружили множество элементов и молекул, "падающих" с колец на атмосферу планеты. Они оценили, что примерно 9 тонн (9072 килограмма) материала падает на Сатурн с колец каждую секунду, как пишет Меган Бартелс для Space. com.
Это означает, что кольца Сатурна в конечном итоге исчезнут, как показало исследование конца 2018 года.
"У колец осталось менее 100 миллионов лет жизни. Это относительно короткий срок, с учетом возраста Сатурна более 4 миллиардов лет", — сказал Джеймс О'Донохью из Goddard Space Flight Center NASA в декабре.
Теперь исследователи использовали "Кассини" для оценки того, когда Сатурн приобрел свои знаменитые кольца.
Когда "Кассини" пролетел через плоскость колец Сатурна, менеджеры миссии позволили планете, ее кольцам и спутникам гравитационно тянуть на себя быстро двигавшийся аппарат. Эти чрезвычайно слабые тяги привели к небольшим изменениям в траектории зонда, которые можно было точно измерить. Эти изменения позволили ученым впервые очень точно определить, сколько массы скрыто в кольцах Сатурна.
После анализа последних орбит в сентябре 2017 года оказалось, что степень отклонения траектории "Кассини" изначально не соответствовала предсказаниям теоретических моделей. Оказалось, что движение "Кассини" дополнительно изменялось массовыми потоками материала в густой атмосфере Сатурна у экватора, на глубине около 9 656 километров. Эти массивные потоки двигались примерно на 4 процента медленнее, чем верхние атмосферные облака, видимые снаружи, что вызвало неожиданную гравитационную аномалию.
"Открытие глубоко вращающихся слоев — это удивительное открытие о внутренней структуре планеты", — сказала Линда Спилкер, ученый проекта "Кассини" из Лаборатории реактивного движения NASA. "Вопрос в том, что вызывает более быстрое вращение части атмосферы на такую глубину и что это говорит нам о внутреннем строении Сатурна".
Раскрытие колец
С этой разгаданной загадкой, ученые могли измерить гравитационное воздействие колец Сатурна. Исследователи оценивают, что общая масса колец Сатурна примерно составляет 40 процентов массы луны Сатурна — Мимаса. Учитывая, что Мимас в 2000 раз меньше Луны Земли, в кольцах Сатурна действительно нет большого количества материала.
Ранее ученые полагались на волны плотности или колебания в кольцах, вызванные движением 62 спутников Сатурна в орбите, чтобы оценить массу колец. Несмотря на то, что эти оценки также были низкими, астрономы всегда предполагали, что существует скрытая масса в больших блоках материала, которые оставались незамеченными.
"Мы всегда подозревали, что существует некая скрытая масса, которую мы не видели в этих волнах", — добавил планетолог Буркхард Мильциер из Университета Калифорнии, Беркли, в заявлении.
Теперь, с точными измерениями, полученными в последние орбиты "Кассини", мы знаем, что скрытой массы нет. Чем ниже масса, тем моложе кольца, и поскольку они в основном состоят из льда, если бы они были старше, материал колец был бы загрязнен межпланетными обломками, что сделало бы их менее яркими. Как известно, кольца Сатурна ярки и красивы. Новая оценка возраста соответствует диапазону предыдущих оценок плотности волн, позволяя исследователям сделать более точную попытку определить их истинный возраст.
Кольца Сатурна могут быть моложе, чем считалось ранее
Ранее оценки возраста колец были очень разными — от 4,5 миллиардов лет (остатки времени, когда формировался сам Сатурн) до нескольких десятков миллионов лет. Но с этим новым открытием кажется, что кольца очень молоды — они образовались менее 100 миллионов лет назад, возможно всего 10 миллионов лет назад.
Откуда они взялись? Возможно, ледяной объект из пояса Койпера или блуждающая комета попали в гравитационное поле Сатурна и поддались воздействию мощных приливов планеты, разорвавшись, и в конечном итоге измельчившийся материал создал бандовидные кольца, которые мы знаем и любим сегодня.
