Блестящие кольца Сатурна могут быть довольно молодыми

Кольца Сатурна позолочивают жемчужину нашей Солнечной системы, а их блеск помог астрономам определить их возраст. Данные миссии НАСА «Кассини» показали, как быстро пыль забрасывает систему Сатурна, показав, что для того, чтобы кольца оставались такими же блестящими и свободными от пыли, как они есть, их возраст может составлять всего лишь 400 миллионов лет, что намного моложе, чем сама планета.

Возраст колец Сатурна «это старый вопрос», сказал Саша Кемпф, ведущий автор исследования и физик из Университета Колорадо в Боулдере, изучающий космическую пыль. Увлечение астрономов этой проблемой «связано не столько с самим возрастом и даже не столько с Сатурном», сказал он. «Дело в том, что это дает нам еще одну часть головоломки о формировании планет».

Каждую пятницу получайте самые увлекательные научные новости недели на свой почтовый ящик.

Солнце и его планеты образовались около 4,5 миллиардов лет назад, а вскоре после этого появились спутники многих планет, включая нашу. Первоначально астрономы думали, что кольца Сатурна сформировались в тот ранний динамический период, когда крупные столкновения были обычным явлением. Казалось бы, это естественный результат, сказал Кемпф. Орбиты и состав колец подтверждают идею об их старости.

«Но во всем этом было неловкое чувство», — добавил Кемпф. Уже почти 200 лет учёные поняли, что кольца не сохраняются надолго. Столкновения ледяных частиц, составляющих кольца Сатурна, порождают «кольцевой дождь», который льется в атмосферу планеты.

Измерения количества осадков и общей массы колец космического корабля НАСА Кассини, который вращался вокруг Сатурна в течение 13 лет, показали, что кольца должны быть намного моложе планеты; иначе они бы уже исчезли.

Кассини также обнаружил, что кольца довольно блестящие, поскольку в них накопилось лишь небольшое количество космической пыли — крошечных силикатных частиц, прилетающих из дальних уголков Солнечной системы или за ее пределы.

Частицы пыли постоянно текут. «Вы не можете их отключить», — сказал Кемпф. Большая часть сатурнианской пыли исходит изнутри — Энцелад производит ее много, как и сами кольца. Но эта «пыль» в основном представляет собой водяной лед, тогда как пыль, приходящая из-за пределов Сатурна, содержит больше силикатов, которые со временем затемняют кольца, как грязь на свежем снегу.

«Это была настоящая иголка в стоге сена».

Поскольку на кольцах не так много силикатной пыли, у них, вероятно, не было много времени для ее сбора. Таким образом, знание скорости, с которой пыль попадает в систему Сатурна, является ключом к определению того, как долго существуют кольца.

Анализатор космической пыли Кассини сделал именно это. За 13 лет он обнаружил более 2 миллионов частиц пыли. Исследовательская группа проанализировала траектории каждой частицы и обнаружила только 163 частицы пыли, которые, вероятно, пришли из-за пределов Сатурна.

«Это была настоящая иголка в стоге сена», — сказал Кемпф.

Учитывая, насколько мала площадь колец, отобранных Кассини, 163 частицы пыли за 13 лет экстраполируются на большое количество пыли, движущейся через кольца. Команда обнаружила, что при такой скорости едва запыленные кольца, вероятно, существуют всего 100–400 миллионов лет. Эти результаты были опубликованы в журнале Science Advances.

Еще до нового открытия ученый-планетолог Филип Николсон из Корнелльского университета, который не участвовал в исследовании, находился в лагере «молодых колец». Новый результат основан на некоторых его предыдущих исследованиях Кассини массы и запыленности колец.

«Хотя возраст колец Сатурна горячо обсуждается на протяжении многих лет, достоверные данные по этому вопросу мы получили только со времен миссии «Кассини».

«Недавние открытия о Сатурне, безусловно, открыли нам глаза на возможность того, что все эти кольцевые системы могут быть относительно молодыми».

Николсон добавил, что новая оценка возраста также согласуется с предыдущими исследованиями, согласно которым возраст некоторых малых спутников Сатурна составляет 10–100 миллионов лет.