У Сатурна не всегда были кольца

На основе новый вычислений массы колец Сатурна, сделанных с помощью Кассини и с учетом потоков ветра в атмосфере на планете, кольца вокруг Сатурна возникли относительно недавно.

Об этом сообщает PHYS.org со ссылкой на публикацию в Science.

Перед тем, как нырнуть в атмосферу из водорода и гелия Сатурна, аппарат Кассини прошел между планетой и ее кольцами, и немного изменил свою траекторию.

Точные измерения конечной траектории космического аппарата позволили ученым сделать первую точную оценку количества материала в кольцах планеты, взвесив его на основе силы их гравитационного притяжения.

Эта оценка – около 40% массы луны Сатурна Мимаса, который в 2000 раз меньше луны Земли – говорит, что кольца вокруг Сатурна возникли относительно недавно, менее 100 миллионов лет тому, возможно 10 миллионов лет назад.

Их молодой возраст охлаждает давний спор между учеными-планетологами. Некоторые считали, что кольцу образовались вместе с планетой 4,5 миллиардов лет назад из ледяных обломков, которые остались на орбите после образования Солнечной системы. Другие считали, что кольца очень молоды: Сатурн в какой-то момент захватил объект из пояса Койпера или комету и постепенно превратил в обломки на своей орбите.

Новая оценка массы основана на измерении того, насколько траектория полета Кассини была отклонена гравитацией колец, когда космический аппарат пролетал между планетой и кольцами на своем последнем наборе орбит в сентябре 2017 года. Однако, сначала отклонения не соответствовали прогнозам, основанным на моделях планеты и колец. Только когда команда ученых учла очень глубокие потоки ветра в атмосфере на Сатурне – что невозможно наблюдать из космоса – измерения получили смысл, давая рассчитать массу колец.

«Первый раз, когда я посмотрел на данные, я не поверил в это, потому что я доверял нашим моделям и понадобилось некоторое время, чтобы понять то, что был некоторый эффект, который изменил гравитационное поле, которое мы не рассматривали, - сказал Буркхард Милитцер, профессор земной и планетной науки в Калифорнийском университете Беркли, который моделирует внутренний вид планет. – Оказалось, что есть массивные потоки в атмосфере на глубине, по меньшей мере, 9000 километров вокруг экваториальной области. Мы предварительно считали, что эти облака подобны облакам на Земле, которые ограничены тонким слоем и не содержат почти никакой массы. Но на Сатурне они действительно массивны», - рассказал он.

Ученые также рассчитали, что поверхностные облака на экваторе Сатурна вращаются на 4% быстрее, чем на глубине 9000 километров. Этот глубокий слой вращается на 9 минут дольше, чем вершинные облака на экваторе, которые проходят вокруг планеты каждые 10 часов и 33 минуты.

Новости по подобной теме:

		На Сатурне обнаружен огромный энергетический дисбаланс
		"Хаббл" наблюдает "сезон спиц" на Сатурне
		"Уэбб" показал сияние колец Сатурна

«Открытие слоев, вращающиеся глубоко, является удивительным открытием во внутренней структуре планеты, - сказала член проекта Кассини Линда Спилкер из Лаборатории реактивного движения НАСА. - Вопрос заключается в том, что приводит к тому, что заставляет часть атмосферы, которая боле быстро вращается, проникать так глубоко, и что это говорит нам о внутреннем пространстве Сатурна».

Милитцер также смог рассчитать, что скалистое ядро планеты должно быть в 15-18 раз больше массы Земли, аналогично предыдущим оценкам.

Кольца возникли из ледяной кометы?

Более ранние оценки массы колец Сатурна – от половины до одной трети массы Мимаса – были получены при изучении волн плотности, которые распространяются вокруг скалистых, ледяных колец. Эти волны вызваны 62 спутниками планеты, включая Мимас, который создает так называемое деление Кассини между двумя крупнейшими кольцами А и В. Мимас является гладким и круглым, диаметром 246 километров. В нем большой ударный кратер, напоминающий «Звезду Смерти» из фильма «Звездные войны».

«Люди не доверяли волновым измерениям, поскольку в кольцах могут быть частицы, которые являются массивными, но не участвуют в волнах, - сказал Милитцер. - Мы всегда подозревали, что была какая-то скрытая масса, которую мы не могли увидеть в волнах».

К счастью, когда Кассини приблизился к завершению своей жизни, НАСА запрограммировало его на 22 погружения между планетой и кольцами для исследования гравитационного поля Сатурна. Наземные радиотелескопы измеряли скорость космического аппарата с точностью до доли миллиметра в секунду.

Новое значение массы колец находится в диапазоне предыдущих оценок и позволяет исследователям определить свой возраст.

Эти временные расчеты, возглавляемые Филиппом Николсоном из Корнельского университета и Института социального обеспечения Эквадора, основывались на связи, которую ученые ранее установили между массой колец и их возрастом. Меньше масса указывает на более молодой возраст, потому что кольца сделаны из льда и с начала являются яркими, но со временем становятся загрязненными и затемненными межпланетным мусором.

«Эти измерения были возможны только потому, что Кассини пролетел так близко к поверхности в последние часы, - отметил Милитцер. - Это был классический, захватывающий способ завершить миссию».

• Сатурн