Новое исследование, проведенное под руководством физика Саши Кемпф (Sascha Kempf) из Университета Колорадо в Боулдере, представило самые убедительные доказательства того, что кольца Сатурна удивительно молоды, что потенциально дает ответ на вопрос, который ставил ученых в тупик более века.
Исследование, опубликованное 12 мая в журнале Science Advances, оценивает возраст колец Сатурна не более 400 миллионов лет. Это делает кольца намного моложе самого Сатурна, которому около 4,5 миллиардов лет.
Исследователи пришли к этому заключению, изучая то, что может показаться необычным предметом: пыль.
Кемпф объяснил, что крошечные крупинки каменистого материала почти постоянно омывают Солнечную систему. В некоторых случаях этот поток может оставлять тонкий слой пыли на телах планет, в том числе на льду, из которого состоят кольца Сатурна.
В новом исследовании он и его коллеги намеревались установить возраст колец Сатурна, изучая, как быстро накапливается такой слой пыли — это немного похоже на то, как определить, сколько лет дому, проведя пальцем по его поверхности.
«Думайте о кольцах как о ковре в вашем доме», — сказал Кемпф. «Если у вас есть чистый ковер, вам просто нужно подождать. Пыль осядет на ваш ковер. То же самое относится и к кольцам».
Это был трудный процесс: с 2004 по 2017 год команда использовала прибор под названием «Анализатор космической пыли» на борту последнего космического корабля НАСА «Кассини» для анализа пылинок, летающих вокруг Сатурна. За эти 13 лет исследователи собрали всего 163 зерна, происходящих из-за пределов ближайшего окружения планеты. Но этого было достаточно. По их расчетам, кольца Сатурна, вероятно, собирали пыль всего несколько сотен миллионов лет.
Кольца планеты, другими словами, представляют собой новые явления, возникающие (и, возможно, даже исчезающие) за мгновение ока по космическим меркам.
«Мы приблизительно знаем, сколько лет кольцам, но это не решает ни одной из наших других проблем», — сказал Кемпф. «Мы до сих пор не знаем, как образовались эти кольца».
Сегодня ученые знают, что у Сатурна есть семь колец, состоящих из бесчисленных кусков льда, большинство из которых не больше валуна на Земле. В целом этот лед весит примерно вдвое меньше, чем спутник Сатурна Мимас, и простирается почти на 175 000 миль от поверхности планеты.
Кемпф добавил, что на протяжении большей части 20-го века ученые предполагали, что кольца, вероятно, образовались в то же время, что и Сатурн.
Но эта идея вызвала несколько вопросов, а именно, кольца Сатурна сверкают чистотой. Наблюдения показывают, что эти объекты состоят примерно на 98% из чистого водяного льда по объему и лишь с небольшим количеством каменистого вещества.
«Почти невозможно получить что-то настолько чистое», — сказал Кемпф.
Ученые продвинулись вперед, когда космический корабль «Кассини» впервые прибыл к Сатурну в 2004 году и собирал данные, пока не врезался в атмосферу планеты в 2017 году.
Источник: Sascha Kempf, Micrometeoroid infall onto Saturn’s rings constrains their age to no more than a few hundred million years, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adf8537. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf8537